Evaluación de la efectividad de las contramedidas de filtración y estrategias de modernización para mitigar el flujo inverso inducido por el flujo de napas y la erosión por el flujo de rebose de un dique
Autores: Ali, Liaqat; Sekine, Kento; Tanaka, Norio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
El fallo de diques debido al flujo de napas y la erosión subsiguiente presenta un desafío significativo para la infraestructura de protección contra inundaciones. Este estudio evalúa la efectividad de las capas de drenaje horizontal, un método común de control de filtraciones, para mitigar estos riesgos. Mientras que muchas soluciones tradicionales para mitigar el desbordamiento son costosas y complejas, las capas de drenaje horizontal ofrecen una alternativa prometedora y rentable. Estas capas no solo abordan el control de filtraciones, sino que también gestionan la erosión inducida por el flujo de napas, lo que podría reducir los costos de construcción y mantenimiento. A pesar de la extensa investigación sobre su papel en el control de filtraciones, persiste una brecha en la comprensión de su efectividad contra la erosión inducida por el desbordamiento, particularmente en la gestión del flujo inverso. Los estudios existentes a menudo abordan el control de filtraciones o la erosión por flujo de napas por separado, pasando por alto el impacto integrado de estas capas. Este estudio tiene como objetivo abordar esta brecha evaluando el rendimiento de las capas de drenaje horizontal bajo condiciones simuladas de desbordamiento. La investigación involucra dos series de experimentos, Serie I: Se centra en diques recién construidos equipados con capas de longitud completa (HD15L50 y HD25L50, donde los grosores son 15 y 25 cm, respectivamente, con una longitud de capa de drenaje horizontal de 50 cm y una longitud de cresta de 40 cm), longitud parcial (HD15L40 y HD25L40) y longitud corta/reducida (HD15L30 y HD25L30). Los resultados mostraron que las capas de longitud completa reducen la erosión dentro del cuerpo del dique y la fundación en casi un 100% y mejoran la estabilidad del dique debido a su superior capacidad para disipar energía hidráulica. Serie II: Investiga soluciones prácticas para la adaptación de diques existentes utilizando capas de drenaje más cortas con crestas extendidas y láminas de malla (HD15L15L30C60GH y HD25L30C60GH, donde los grosores son 15 y 25 cm, la longitud de drenaje es de 30 cm y la cresta se extiende a 60 cm con láminas de malla). Aunque las capas más cortas fueron menos efectivas que las de longitud completa, extender la cresta del dique mejoró significativamente su rendimiento, logrando niveles de protección comparables a las capas de longitud completa, proporcionando una solución valiosa para la actualización de diques existentes. En general, este estudio ofrece valiosos conocimientos al evaluar y optimizar sistemáticamente las técnicas de control de filtraciones. Estos hallazgos pueden aplicarse directamente para guiar el diseño, mantenimiento y estrategias de reducción de riesgos de diques. Esta investigación contribuye significativamente a mejorar la resiliencia de los sistemas de diques contra la presión del agua y a garantizar su estabilidad a largo plazo.
Descripción
El fallo de diques debido al flujo de napas y la erosión subsiguiente presenta un desafío significativo para la infraestructura de protección contra inundaciones. Este estudio evalúa la efectividad de las capas de drenaje horizontal, un método común de control de filtraciones, para mitigar estos riesgos. Mientras que muchas soluciones tradicionales para mitigar el desbordamiento son costosas y complejas, las capas de drenaje horizontal ofrecen una alternativa prometedora y rentable. Estas capas no solo abordan el control de filtraciones, sino que también gestionan la erosión inducida por el flujo de napas, lo que podría reducir los costos de construcción y mantenimiento. A pesar de la extensa investigación sobre su papel en el control de filtraciones, persiste una brecha en la comprensión de su efectividad contra la erosión inducida por el desbordamiento, particularmente en la gestión del flujo inverso. Los estudios existentes a menudo abordan el control de filtraciones o la erosión por flujo de napas por separado, pasando por alto el impacto integrado de estas capas. Este estudio tiene como objetivo abordar esta brecha evaluando el rendimiento de las capas de drenaje horizontal bajo condiciones simuladas de desbordamiento. La investigación involucra dos series de experimentos, Serie I: Se centra en diques recién construidos equipados con capas de longitud completa (HD15L50 y HD25L50, donde los grosores son 15 y 25 cm, respectivamente, con una longitud de capa de drenaje horizontal de 50 cm y una longitud de cresta de 40 cm), longitud parcial (HD15L40 y HD25L40) y longitud corta/reducida (HD15L30 y HD25L30). Los resultados mostraron que las capas de longitud completa reducen la erosión dentro del cuerpo del dique y la fundación en casi un 100% y mejoran la estabilidad del dique debido a su superior capacidad para disipar energía hidráulica. Serie II: Investiga soluciones prácticas para la adaptación de diques existentes utilizando capas de drenaje más cortas con crestas extendidas y láminas de malla (HD15L15L30C60GH y HD25L30C60GH, donde los grosores son 15 y 25 cm, la longitud de drenaje es de 30 cm y la cresta se extiende a 60 cm con láminas de malla). Aunque las capas más cortas fueron menos efectivas que las de longitud completa, extender la cresta del dique mejoró significativamente su rendimiento, logrando niveles de protección comparables a las capas de longitud completa, proporcionando una solución valiosa para la actualización de diques existentes. En general, este estudio ofrece valiosos conocimientos al evaluar y optimizar sistemáticamente las técnicas de control de filtraciones. Estos hallazgos pueden aplicarse directamente para guiar el diseño, mantenimiento y estrategias de reducción de riesgos de diques. Esta investigación contribuye significativamente a mejorar la resiliencia de los sistemas de diques contra la presión del agua y a garantizar su estabilidad a largo plazo.