Per riparare una diga in California, gli ingegneri stanno mettendo un modello in scala gigante per il test / dighe

Era una domenica sera di febbraio quando ai residenti di tre contee della California del Nord fu ordinato di evacuare le loro case nel bacino del fiume Feather. Dopo che le forti piogge hanno devastato la regione, il bacino di Oroville era al completo e l'acqua in eccesso è stata inviata sul canale di scarico principale e lungo il fiume Feather. Ben presto, gli operatori della diga con il Dipartimento delle risorse idriche della California (DWR) notarono che si era formato un cratere nello sfioratore. La diga di Oroville, la più alta negli Stati Uniti a 770 piedi, era stabile, ma lo sfioratore era una parte importante del sistema di controllo delle inondazioni del bacino idrico. Ben presto, la metà inferiore dello scivolo di cemento si era sgretolata, mandando detriti nel fiume e costringendo il DWR a utilizzare per la prima volta un altro canale di scarico di emergenza. Ma i massicci flussi erodevano anche quel sentiero di terra. Se l'erosione avesse continuato e minato il labbro di cemento dello sfioratore, una massiccia alluvione avrebbe spazzato il fiume nella valle sottostante - un'ondata di distruzione di 30 piedi.

Quindi 188.000 persone hanno evacuato la valle. Fortunatamente, la collina e gli sfioratori sono stati risparmiati e città come Oroville e Thermalito sono state risparmiate. Ora il DWR esegue riparazioni rapide sul nuovo canale di scarico, quindi almeno i due terzi di esso saranno completati entro novembre 2017, quando inizierà la stagione delle tempeste invernali. Ma i funzionari vogliono assicurarsi che abbiano ragione, quindi si sono rivolti agli scienziati per chiedere aiuto. È stato chiamato un gruppo della Utah State University e ha proceduto alla costruzione di un massiccio modello dello sfioratore, 1/50 della dimensione dell'originale.

Lo Utah Water Research Laboratory della Utah State University ha costruito modelli del genere dal 1965. "Nel corso degli anni, abbiamo costruito dozzine di dozzine di modelli di dighe e relativi canali di scarico", afferma Michael Johnson, uno dei principali ingegneri Là. A volte questi modelli in scala sono repliche di dighe intatte e talvolta sono progettati per replicare un guasto, come quello di Oroville. "A volte veniamo chiamati prima che una struttura sia costruita, che è l'ideale. Le persone possono capire cosa aspettarsi con il loro design, o magari fare raffinatezze di design. "I modelli consentono a Johnson e al suo team di testare nuovi progetti e identificare potenziali problemi con i progetti esistenti. "La modella ci dice molto rapidamente se c'è qualcosa che deve essere guardato un po 'più vicino."

I modelli sono realizzati in legno, acrilico, malta e acciaio, sulla base di disegni costruttivi e, nel caso di Oroville, i dati di scansione laser dallo sfioratore danneggiato. Una squadra di 15 persone ha trascorso 40 giorni a costruire il modello di canale di scarico, che è uno dei più grandi nella storia del laboratorio. Una volta costruito, il team mette alla prova la propria forza in diversi scenari. Circa 150.000 galloni di acqua sono ricircolati attraverso un sistema di pompaggio in grado di simulare quella che è nota come la "massima alluvione probabile", ovvero la più grande inondazione che lo sfioratore potrebbe mai sperimentare, nelle condizioni più estreme. Probabilmente, la probabile alluvione massima non accadrà mai, ma non è impossibile. È uno scenario peggiore che il nuovo canale di scarico debba essere progettato per essere gestito. I vecchi e nuovi sfioratori di Oroville e il sistema di gate che regola il flusso dell'acqua sono stati progettati per resistere a un probabile flusso massimo di acqua che scorre a una velocità di circa 300.000 piedi cubici al secondo o tre volte il flusso medio delle Cascate del Niagara. "Con il nostro modello", afferma Johnson, "abbiamo dimostrato che la struttura del cancello ha la capacità di superarla". I modelli consentono inoltre al team di Johnson di testare nuove tecnologie in grado di migliorare la sicurezza delle dighe, come gli aeratori, che mescolano l'aria acqua per prevenire varie forze sorprendentemente forti che appaiono in massa di acqua corrente.

Gli investigatori non sono ancora sicuri di cosa abbia causato il fallimento dello sfioratore a febbraio. Il team di Johnson sta esaminando solo potenziali riparazioni, quindi un team separato di investigatori indipendenti è stato nominato da DWR. Un rapporto preliminare suggerisce che il drenaggio insufficiente, la corrosione sul tondo per cemento armato e la variabilità del calcestruzzo dello sfioratore contribuiscono potenzialmente ai problemi. Il rapporto finale è previsto per questo autunno, all'incirca nel momento in cui le prime riparazioni termineranno.

"Tutto ciò che è stato proposto finora è andato molto bene", afferma Johnson. Questa è una buona notizia per gli ingegneri e i team di costruzione che si stanno affrettando a completare il nuovo canale di scarico $ 275 milioni. "È una componente così importante dell'infrastruttura in California." L'acqua che attraversa la diga di Oroville e lo sfioratore irriga le colture in alcuni dei terreni agricoli più produttivi del paese e fornisce acqua potabile alla seccata California meridionale. Johnson dice che è per questo che le riparazioni sono così importanti sono fatte bene. "È davvero un'infrastruttura molto importante per l'intero paese, davvero."