Ríos con caudal estable (con fuente de datos )

Río aguas abajo de un gran lago

• Cuanto más grande es el lago, más estable es el flujo que sale de él. Además, ayuda que el lago esté en un ambiente templado, oo la entrada de agua al lago no varía demasiado. El lago puede congelarse, al igual que el río de salida, sin afectar mucho el flujo; esto sucede en el caso del ejemplo.

• Ejemplo : el río Saint Mary (entre el lago Superior y el lago Huron en EE. UU./Canadá) en Sault Ste. María. Otros buenos ejemplos son el río Ródano aguas abajo del lago de Ginebra y el río Neva aguas abajo del lago Ladoga.

• Pro : tasa de flujo muy estable durante todo el año (suponiendo que los lagos no se congelen). Baja proporción y magnitud de las fluctuaciones estacionales. Cuando se mejora con canales y esclusas, se convierte en una gran ciudad comercial.

• Con : en muchos casos, estos ríos de salida son empinados y no navegables.

Extreme high flow       3590
Expected annual high    2385
Average flow            2142
Excess over expect high 1205
Excess over average     1448
Ratio over expect high  0.51
Ratio over average      0.68

(Nota, todas las unidades están en metros cúbicos por segundo, excepto la proporción)

Gran río tropical

• Un gran río tropical donde la mitad de la cuenca del río está en cada hemisferio. A medida que las lluvias del monzón son empujadas por la Zona de Convergencia Intertropical de un lado a otro entre los hemisferios, terminará con lluvias relativamente estables durante todo el año.

• Ejemplo : río Congo medido en Kinshasa.

• Pros - Variación de flujo estacional muy baja. Además, una enorme cuenca para el comercio fluvial con la ciudad.

• Contras - Magnitud muy alta de variación de flujo. Cuando el río es tan grande, incluso un poco de inundación es un gran problema.

Extreme high flow       80832
Expected annual high    56081
Average flow            39536
Excess over expect high 24751
Excess over average     41296
Ratio over expect high  0.44
Ratio over average      1.04

Un río templado con poco deshielo

• El siguiente mejor escenario es un río con una pequeña cuenca con precipitaciones bajas constantes y poca acumulación de nieve.

• Ejemplo - Río Sena en París.

• Pro : a pesar de ser un río lo suficientemente grande para una ciudad verdaderamente grande, la magnitud de la inundación más alta registrada hasta el promedio de agua alta en invierno no es grande.

• Con : grandes fluctuaciones estacionales, puede ser difícil navegar en verano debido a los bajos niveles de agua.

Extreme high flow       1284
Expected annual high    560
Average flow            268
Excess over expect high 724
Excess over average     1016
Ratio over expect high  1.29
Ratio over average      3.79

Ejemplos de ríos malos

Río continental con gran cuenca seca

Ejemplo Río Arkansas en los EE. UU., medido en Little Rock. En el interior de los EE. UU., las tormentas eléctricas aleatorias que duran unos pocos días pueden causar inundaciones graves, generalmente en la primavera o principios del verano.

Extreme high flow       8220
Expected annual high    2044
Average flow            1066
Excess over expect high 6176
Excess over average     7145
Ratio over expect high  3.02
Ratio over average      6.71

Río continental con enorme deshielo primaveral

Ejemplo : Tom River medido en Tomsk, en Siberia. Si bien los niveles altos de los ríos con el deshielo son relativamente predecibles, aún son muy grandes en comparación con los niveles regulares de los ríos.

Extreme high flow       7500
Expected annual high    4622
Average flow            1047
Excess over expect high 2878
Excess over average     6453
Ratio over expect high  0.62
Ratio over average      6.16

Río en la zona de Monzón

Ejemplo : río Vijayawada en el sur de la India medido en su desembocadura. Si bien el momento del monzón es predecible, su magnitud no lo es. Un monzón errático puede producir inundaciones espectaculares.

Extreme high flow       16555 
Expected annual high    6266 
Average flow            1642 
Excess over expect high 10289 
Excess over average     14913 
Ratio over expect high  1.64 
Ratio over average      9.08

Puede realizar una gran cuenca aguas arriba, donde puede desviar el exceso de agua durante el tiempo de desbordamiento.

A continuación, puede optar por:

• filtrando ese exceso de agua en un camino que evita la ciudad, pasando por áreas prescindibles
• deja que el agua se escurra por el terreno

Se prefiere el primero, ya que en casos excepcionalmente extremos, es posible que prefiera inundar áreas de bajo valor en lugar de la ciudad. Por supuesto, debe tener cuidado de que no se construyan edificios abusivos en el área designada para ser inundada.

1. Constrúyalo masivamente sobre la capacidad

Esta es la opción costosa, y sería realmente difícil de conseguir a través de su comité de financiación. Aunque, por supuesto, tendría que construirse por encima de la capacidad "normal" para manejar las fluctuaciones diarias en el flujo. La "inundación" es básicamente el punto en el que su sistema está por encima de su capacidad, si la capacidad de su sistema es lo suficientemente alta, nunca se inundará.

2. castores

Esta es una de las opciones de prevención de inundaciones. En su mayoría hemos matado a los castores, pero brindan un servicio importante donde todavía existen. Sus represas ralentizan el flujo del río y retienen las inundaciones en áreas más pequeñas río arriba. Este flujo lento significa que nunca se acumula hasta el punto de inundarse en las áreas río abajo.

3. Más vegetación en la cuenca de tu río

Otra opción de prevención de inundaciones. Cuanto más permanente es la vegetación, más lentamente llega el agua de lluvia al río. Nuevamente, lo que significa que incluso con fuertes lluvias, el agua se filtra hacia el río a un ritmo más moderado y nunca se acumula hasta el punto de inundarse río abajo.

4. No construyas en la llanura aluvial

Deja el espacio del río para inundar. Esto suena como una opción muy simple y obvia, pero te sorprendería saber cuántas ciudades están construidas en la llanura aluvial principal de su río. Incluso las nuevas construcciones siguen subiendo en las llanuras aluviales.

5. Acepta que a veces se va a inundar

Pasé una parte de mi primera infancia viviendo en una casa con piernas. Debajo del centro del edificio había una escalera que conducía a la casa, con patas alrededor del exterior.

Utilizar un sistema artificial de esclusas , presas y diques para controlar el caudal del río. Cuando el nivel del agua sea demasiado bajo, cierre las compuertas aguas abajo para que el río retroceda. Cuando el nivel del agua sea demasiado alto, cierre las compuertas aguas arriba para que se vacíe.

Para poder hacer frente a sequías o aguaceros, por supuesto necesitará algo de espacio para almacenar el exceso de agua río arriba (un lago natural, un embalse artificial, una llanura aluvial o una sección de río que fluye a través de un valle profundo) y para drenar el agua río abajo ( como un río u océano más grande).

Ves sistemas como este en muchas ciudades que tienen ríos que fluyen a través de ellas. Tomemos, por ejemplo, el río Alster , que atraviesa la ciudad de Hamburgo, en el norte de Alemania. El río fluye a través de dos lagos artificiales en el centro de la ciudad. Esos lagos tienen un nivel de agua casi constante durante todo el año. ¿Cómo lo hacen? Con un sistema de presas variables a lo largo de los 50 km aguas arriba que controlan meticulosamente la entrada y un conjunto de esclusas que controlan la salida hacia el río Elba más grande (además de evitar la entrada desde el Elba cuando hay marea alta). El sistema se construyó hace más de 400 años, por lo que no necesita tecnología del siglo XX para lograr ese nivel de control del flujo de agua (aunque la meteorología moderna y la comunicación electrónica, por supuesto, ayudan a mejorar la confiabilidad). Hay unArtículo de Wikipedia en alemán sobre el sistema de bloqueo Alster con muchas imágenes.

Esto en realidad es bastante difícil de hacer. He aquí por qué: El agua fluye río abajo. Necesita una diferencia en el nivel del agua entre aguas arriba y aguas abajo de su ciudad. El flujo a través de una tubería es esencialmente una función bastante complicada (por lo general, se usa la ecuación de Darcy Weissbach en combinación con un gráfico de Moody ) de esta diferencia de nivel. Aproximadamente, la pérdida de carga, o la diferencia de nivel requerida entre aguas arriba y aguas abajo, se cuadriplica cuando se duplica el caudal.

En flujos abiertos como los ríos, la relación es mucho más complicada porque con una tasa de flujo más alta, el lecho del río o el canal generalmente se llenan más, lo que significa una pérdida de carga de menos del cuádruple para una tasa de flujo doble. El flujo de canal abierto no es trivial, pero lea un poco

¿Qué significa esto para tu ciudad?

Tomemos uno de los ríos de la respuesta de Kingledion , el Sena con caudal bajo alrededor de 100 m³/s, caudal medio de 280 m³/s y caudal extremo de 1280 m³/s

A menudo es una buena idea observar los sistemas de flujo que comienzan aguas abajo. Digamos que en condiciones de flujo promedio, tiene un nivel de agua aguas abajo de 50 m sobre el nivel del mar. Tu ciudad tiene 5 km de ancho, es muy pequeña. Esta calculadora me dice que, con una tubería de 8 m de diámetro y 5 km de largo, mi pérdida de presión es de 72,445 Pa, lo que equivale a una pérdida de carga de 7,2 m. Entonces, el nivel de mi embalse aguas arriba será de 57,2 m en condiciones promedio.

Ahora, tomemos el flujo extremo, ¡ahora tengo 1513.962 Pa - 15m! Necesitamos un dique entre nuestro embalse aguas arriba que está a 65 m sobre el nivel del mar y 7 m sobre el nivel normal del lago o lo que sea. En realidad más, porque con caudales extremos el nivel aguas abajo también será más alto, ¡unos pocos m!

Sugiero un segundo canal o incluso un tercero que solo se abre en eventos de alto flujo, también juegue con el tamaño de las tuberías.

Por otro lado, ¿qué ocurre con caudal bajo? A flujo normal, tenemos una velocidad de flujo de 3,6 m/s. Con caudal bajo - 100 m³/s - la velocidad del caudal es de 1,3 m/s. El DWA-M 275 (Un código industrial, Alemania, para el diseño de sistemas de tuberías en plantas de tratamiento de aguas residuales que casualmente tengo abiertas en este momento) recomienda una velocidad de flujo de al menos 2 m/s para aguas residuales sin tratar. ¿Por qué? ¡Sedimentación! a velocidades de flujo más bajas, la arena, etc. se sedimentará y permanecerá en la tubería. En realidad, no veo este problema, porque con toda probabilidad su tubería será la parte de flujo más rápido del sistema fluvial.

Evaluación de impacto ambiental

La tubería evitará que los peces migratorios, al menos la mayor parte del tiempo, naden río arriba. Esto podría impactar seriamente los ecosistemas acuáticos a lo largo de su río.

Entonces, ¿muy parecido a Londres entonces?

Si bien el Támesis es una característica icónica de Londres, prácticamente todos los ríos de Londres que desembocan en él ahora están alcantarillados y transportados por tuberías subterráneas. Esta página de Wikipedia enumera muchos de ellos, pero por supuesto hay más. Este sitio web y el libro también pueden ser de su interés.

La respuesta simple es que las alcantarillas comienzan fuera de la ciudad. Si el río se desborda, el área alrededor de la alcantarilla se inunda, pero la ciudad en sí no se ve afectada.

¿Y si se trata más del diseño de la ciudad que del río?

Cualquier cuerpo de agua puede desbordarse.

Sin embargo, una ciudad que pudiera flotar no necesariamente sufriría por esto, simplemente podría elevarse con las aguas.

Esto no es tan complicado como parece y mucho más trabajo de lo que parece.

tu tunel

En primer lugar, debe diseñar el túnel para cumplir con sus requisitos, sean cuales sean. Rivers quiere encontrar la ruta más fácil y más corta para bajar la tierra, cada giro en el río lo reduce fraccionalmente. así que haz que tu túnel sea agradable y recto. pero la menor cantidad posible de obstrucciones como rejillas y cubiertas en el túnel permitirá que el agua fluya libremente sin impedimentos y también evitará que cualquier cosa que se lave por el túnel cree una obstrucción.

Tubos de desbordamiento

Haga que estos se escalonen a lo largo del túnel, si el agua llega lo suficientemente alto, caerá en estas tuberías de desbordamiento y saldrá del túnel. tenga estos de vez en cuando para que si de alguna manera me siento abrumado por alguna razón, el agua caerá en el siguiente y el siguiente, etc.

Estas tuberías deberían conducir a un segundo túnel mucho más grande que pasaría mucho tiempo casi vacío, o fuera de la ciudad y hacia otro río en otro lugar.

Control de flujo

Esta es una de las partes más importantes, tiene algo como una represa o una serie de represas río arriba de su ciudad, esto asegurará que suficiente agua pueda ingresar a su túnel pero detenga o al menos limite las inundaciones repentinas. obviamente construya su presa como intentan construirla en la vida real, con tuberías de desbordamiento y la capacidad de desviar el agua a otro lugar si es necesario.

Mientras lo construyas de esta manera, tu ciudad debería estar bien. aunque siempre queda el viejo proverbio sobre los " planes mejor trazados "

Tenga una entrada restringida para el río; por ejemplo, pasa a través de un agujero en la parte inferior de una pared.

Si el río comienza a desbordarse, entonces el agujero limita la cantidad de agua que puede entrar en la parte del río de la ciudad, mientras que el muro redirige las aguas de la inundación a los afluentes o alrededor de la ciudad (¿hacia un foso?)

Luego, el río sale a través de un orificio coincidente en el otro extremo de la ciudad y (opcionalmente) se reincorpora al desbordamiento.

(La tasa de flujo de agua a través del agujero cuando está sumergido debe ser ligeramente inferior a 14 * Size_of_Hole * Height_of_Water_above_Holem ³ s ^-1 . Construya su muro y las llanuras aluviales a lo largo de este según corresponda.)

Del mismo modo, si tienes una zanja profunda/ancha o un desfiladero alrededor de tu ciudad, debes llevar el agua a través de un acueducto, que se desbordará en el desfiladero en caso de inundación, en lugar de en tu ciudad.

La solución más fácil es construir su ciudad donde la geografía existente apoye sus objetivos. El ejemplo más obvio (y extremo) de un río a prueba de desbordamientos en la Tierra sería el Gran Cañón en el suroeste de los Estados Unidos. Con las paredes del cañón elevándose un promedio de 670 metros sobre el lecho del río, no hay posibilidad de que desborde una ciudad hipotética construida sobre él.

Querría algo similar, aunque probablemente no tan extremo: un río que atraviese (y erosione) rocas duras para crear paredes de cañón altas y casi verticales que eviten el desbordamiento. Las rocas específicas y la edad del río determinarán qué tan altas son las paredes del cañón, así que ajústelas como desee. El Gran Cañón tardó entre 6 y 70 millones de años (dependiendo de a quién le preguntes) en desarrollarse hasta su estado actual, así que ajusta tu escala de tiempo según sea necesario y obtendrás lo que quieres.

Construya un límite de agua superior para el río, como un techo.
Cuando el río inicial se desborda, en el río contendrá siempre la misma cantidad de agua, mientras que el agua desbordada irá a otro lugar.
Incluso puedes hacer el techo de vidrio, para tener una vista moderna del río.

Espero que esto ayude:)

Nada más fácil.

Haz que el río sea muy lento, pero capaz de fluir rápido

El caudal de un río se puede medir en metros cúbicos por segundo. ¿Qué tan rápido fluye? Las matemáticas son bastante sencillas: tome una sección transversal del río, observe su área en metros cuadrados y divida su caudal en m3/s por el área en m2. El resultado es una velocidad, en m/s.

Normalmente, los ríos fluyen a un ritmo relativamente constante y tienen justo el área transversal que necesitan. Cuando aumenta el caudal, el río crece . Dado que sus orillas están inclinadas, la elevación del río provoca un aumento cuadrático en su área de sección transversal, pero también provoca inundaciones.

Vamos a cambiar todo eso. Haremos un río con un área transversal muy grande. Como tal, el agua se mueve muy, muy lentamente, por ejemplo, 0,05 metros/seg. Cuando llega la tormenta, y el caudal del río aumenta en un factor de 50, aumentamos el caudal en un factor de 50. Ahora, el agua corre a 2,5 metros/seg, y los navegantes del canal acostumbrados al río casi estancado están como " ¡no!" Sobrediseñamos esta cosa de manera salvaje para que incluso una tormenta de 1000 años no inunde nuestra ciudad cada 5 años (suponiendo que Al Gore exista en su planeta).

Control de nivel

El problema es el gradiente. Cada río está en un grado, por eso no es un lago. Con caudales normales/bajos en el rango de diseño, el agua querrá estar en el fondo del canal profundo, como ese pequeño y triste goteo de manguera de jardín conocido como el río Los Ángeles.

Arreglamos eso con algún tipo de vertedero que se puede mover/quitar rápidamente. Algo así como compuertas, con muescas para dejar pasar el placer. O mis presas de goma inflables favoritas que se arquean desde el fondo del río. Este será un canal profundo que permitirá el paso de barcos profundos, y si no puede hacer presas transitables de otra manera, simplemente trate todo el río como un tramo de esclusas, abriendo y cerrando cada presa en serie para dejar pasar a la nave. bajar el vertedero delante del barco y dejar que el nivel del agua baje temporalmente.

En tiempos de guerra, todos esos vertederos vuelan al infierno, y su modo de falla es dejar que el río corra libremente, por lo que termina en el fondo, al estilo de Los Ángeles. Lo naufraga para la navegación, que sería el objetivo del enemigo, pero el modo de fallo es "no inundar la ciudad".

Si tiene una cascada río abajo y un lecho de río relativamente recto, limitar la cantidad de agua garantiza que nunca tendrá inundaciones: toda el agua que puede ingresar al túnel puede fluir con la misma rapidez.
Si no es posible administrar la cantidad de agua que ingresa al túnel, debe administrar la velocidad del flujo en el interior: los materiales de baja fricción en las paredes del túnel y, si es necesario, las turbinas que pueden usar electricidad para aumentar la velocidad del flujo podrían aumentar la cantidad de agua. puedes deshacerte indefinidamente (el agua tiene que entrar por la entrada del túnel, así que si puedes hacer que mantenga su velocidad durante todo el recorrido y el túnel tiene un tamaño constante, la cantidad de agua que sale del túnel siempre es igual a la cantidad entrar en él).

Es "trivial" (léase: bastante difícil) calcular el caudal máximo posible del río:

Tome el tamaño del área de captación. Multiplícalo por la tasa máxima de flujo de lluvia sobre esa área que esperas obtener.

Tendrá que averiguar qué nivel de esa lluvia, por cuánto tiempo, desea manejar.

Puede instalar tantos sistemas de áreas de captación y lagos como desee, pero una vez que se anegan y saturan, no sirven de nada. Así que sus dos opciones son: construir sistemas de gestión de inundaciones aguas arriba que puedan manejar cada gota de lluvia que pueda caer al suelo, mientras llueva; o hacer un camino para que el agua fluya a través de la ciudad más rápido de lo que puede caer al suelo.

La combinación de ambos obviamente le brinda una buena capacidad de respaldo si uno falla, y centrarse en la gestión y la mitigación obviamente también salva a los que están río arriba de la ciudad.

La gestión y la mitigación están bien cubiertas a través de otras respuestas.

El rendimiento se maneja mejor a través de canales fluidos, anchos y profundos a través de la ciudad y por cierta distancia más allá.

Otra opción es colocar turbinas allí que puedan ser impulsadas por la energía almacenada, para impulsar el agua a un ritmo acelerado y proporcionar energía en tiempos sin inundaciones.

Otra posible causa de inundación es el flujo de las mareas y las marejadas ciclónicas del océano. En este caso, una barrera elevable frente a la ciudad parecería funcionar.

Pero, ¿y si ambas inundaciones ocurren a la vez? ¿Un día de marejada ciclónica Y un día de caudal máximo aguas arriba? En este punto, definitivamente necesita las turbinas, ya que el agua río arriba debajo de la ciudad no fluirá por sí sola hacia las aguas más profundas del océano: necesita ser empujada por las turbinas.