Evolución de la Geotecnia de la Prehistoria a los Albores del Siglo XVIII

Por: Santiago Osorio R.

Duodécima Parte

Historia de las presas – Parte III de III

Presa de Marib en la antigua civilización de Yemen (c. 700 a.C. a 600 a.C.)

La historia nos proporciona muchos casos de éxito y fracaso mixtos; Un ejemplo de ello es el caso de la presa de Marib en el reino de (Saba) en Yemen, que se construyó alrededor del año 750 a.C. En sus mejores días, la presa sustentaba una agricultura floreciente y comunidades prósperas. A pesar de la buena calidad de construcción de la presa, ésta había sido desbordada varias veces a lo largo de su historia, pero siempre había sido reparada. En los desbordamientos recurrentes, se produjeron graves inundaciones y la presa demostró ser un peligro constante para las comunidades que viven aguas abajo y provocó el abandono de pueblos y ciudades. Tras la última falla, los habitantes se vieron obligados a abandonar la zona por su seguridad, lo que provocó una grave migración masiva hacia Siria y Mesopotamia. El colapso final de la presa se produjo probablemente en el año 575 d.C., después de más de 750 años de servicio. Los restos de la presa se encuentran a unos 150 km al este de Saná, donde se construyó una presa moderna.

La antigua Marib fue la capital del rico reino de Saba, que prosperó durante el I milenio a.C. en Yemen. La presa de Marib se considera uno de los mayores logros de la ingeniería de la era preindustrial. Para mantener la presa segura y en pie durante mucho tiempo; canales, compuertas, esclusas y aliviaderos, y todo el sistema debía ser impermeable. Los Sabos, antiguo pueblo de Yemen, gestionaron todo esto antes de que existiera el concreto, y su presa se mantuvo en pie durante más de 1.000 años, en comparación con las presas modernas construidas con tecnología avanzada que duran alrededor de 50 o 100 años. La gran presa de Marib tenía aproximadamente 610 m de largo, aproximadamente el doble que la Presa Hoover en EE.UU. La gran presa de Marib sostuvo la ciudad más grande de la antigua Arabia del sur durante más de mil años. Hoy, solo quedan las esclusas. Mientras estuvo en pie, convirtió la antigua tierra de Yemen en un fértil oasis. Se cree que la presa fue severamente dañada por un ataque aéreo saudita en la noche del 31 de mayo de 2015, derribando gran parte del sistema agrícola y convirtiendo el área en el desierto arenoso como es hoy.

Una de las maravillas de la ingeniería del mundo antiguo fue la Gran Presa de Marib en Yemen. Iniciada en algún momento entre 1.750 y 1.700 a.C., estaba hecha de tierra apisonada (de sección transversal triangular, 580 m (1.900 pies) de largo y originalmente 4 m (13 pies) de alto) que discurría entre dos grupos de rocas a cada lado, que estaban unidas por una importante mampostería (Figura 30). Se llevaron a cabo reparaciones durante varios períodos, la más importante alrededor del 750 a.C., y 250 años después, la altura de la presa se incrementó a 7 m (23 pies). Después del fin del Reino de Saba, la presa cayó bajo el control de los Ḥimyarites (c. 115 a.C.), quienes emprendieron nuevas mejoras, creando una estructura de 14 m (46 pies) de altura, con cinco aliviaderos, dos compuertas reforzadas con mampostería, un estanque de sedimentación y un canal de 1.000 m (3300 pies) hasta un tanque de distribución. Estas obras no se terminaron hasta el año 325 d.C., cuando la presa permitió el riego de 25.000 acres (100 km2).

Figura 30. Presa de Marib en Yemen. Reconstrucción artística de la presa y proceso constructivo (izquierda). Vista de las ruinas (derecha)

Estructuras hidráulicas de otras civilizaciones

El reino de Urartu. Las presas más antiguas todavía en uso

Del período Urartu (la primera mitad del I milenio a.C.) en el este de Anatolia, existen varios restos de presas. Algunas de ellas todavía están en uso, como las presas en los lagos Keşiş, Doni y Süphan. En el período Urartu, se utilizaron dos presas para aumentar el volumen del lago Rusa (Kesis) para el suministro de agua a la posterior capital Rusahinili (Toprakkale) y su entorno. Dos de las tres presas todavía están en uso en el lago Doni y la presa aguas abajo en el arroyo Energizer para agua de riego adicional a Tuspa (Vankale) y sus alrededores. En la parte oriental de Anatolia, en la cuenca de Van y sus alrededores, se pueden observar canales de riego y presas que datan de la época del Reino de Urartian (840-590 a.C.), que se encuentra en las tierras altas del este de Anatolia, la llanura de Ararat de Armenia, y en el noroeste de Irán.

El reino de Urartu, en el sur de Armenia (norte de Mesopotamia), fue un poderoso rival de Asiria durante el período comprendido entre el 850 a.C. y el 600 a.C. aproximadamente. Su capital era Tushpa, a orillas del lago Van, cuya agua es demasiado salada para ser potable. Por lo tanto, la sed de esta ciudad capital llevó al desarrollo de un vasto programa de gestión del agua en esta región montañosa, desarrollado en etapas sucesivas (Figura 31).

Figura 31. Abastecimiento de agua para las dos capitales sucesivas de Urartu (Tushpa y Toprak Kale) en el siglo VIII a.C.

Hacia el año 800 a.C., el rey Menua trajo agua a la capital desde un manantial perenne y abundante situado a unos 30 km al sureste. El canal-acueducto de 56 km construido para este propósito transportaba al menos 1,5 m3/seg y estaba destinado a ser utilizado durante 2.500 años hasta que fue parcialmente renovado en 1950.

Más tarde, probablemente alrededor del 670 a. C., el rey Rusa II trasladó la capital unos 10 km al norte (Rusahinili, hoy Toprak-Kale). Los dos ríos que abastecen a las dos ciudades, el Engusner y el Doni, son intermitentes. Por eso el soberano creó un embalse artificial, el lago Rusa (hoy es el lago Keshish Golti, cuyo nivel de agua es 10 m más bajo que en la época del rey Rusa). El lago se creó represando dos salidas naturales de una cuenca montañosa. La presa norte se ha medido con 15 m de alto y 75 m de largo, y la presa sur con 7 m de alto y 62 m de largo.

La presa del sur está bien conservada pues ya no está en contacto con el agua, ya que el lago está ahora 10 m más bajo. Está construida con dos muros de piedra seca, cada uno de 7 m de espesor, que contienen un relleno de tierra de 13 m de espesor (Figura 32). El agua se transporta desde esta presa del sur a una presa-embalse secundaria en Doni Cayi, en parte para abastecer el riego de la región de Tushpa. Posteriormente, se construyen otras presas aguas abajo de los dos ríos, para aumentar la capacidad de almacenamiento.

Figura 32. Sección transversal de la presa Rusa de los Urartianos en Van, Turquía (arriba). Ruinas de la Presa de Rusa (abajo)

El sistema de gestión del agua del lago Rusa incluye varias presas. A lo largo de los siglos, la salida norte del lago aparentemente ha sido destruida y reconstruida varias veces, lo que puede explicar la existencia de una presa atribuida a la época romana, aguas abajo del Engusner Cayi. Su última reconstrucción, más baja que su altura original, data de 1.950. Las presas situadas aguas arriba del Doni Cayi todavía están en servicio hoy en día. Estas son probablemente las presas más antiguas todavía en uso en todo el mundo.

El sistema de riego establecido por el reino de Urartu haciendo uso de aguas superficiales se puede dividir en dos categorías:

El riego llevado a cabo desde el Canal Menua, o Shamram, que fue construido por el rey Menua c. 800 a.C. Este canal es el único canal de riego en el mundo que ha estado en uso constante durante unos 2.800 años.
El riego llevado a cabo desde el lago Keşiş (lago Rusa) y los lagos de presa más pequeños en los alrededores.

El agua del lago Keşiş, que se encuentra a una altitud de 2.890 m al este de Van, fue represada por Rusa II (680-654 a.C.) y, por lo tanto, se almacenó una gran cantidad de agua para satisfacer las necesidades de agua de la nueva capital, Rusahinili, y sus alrededores inmediatos. Al construir presas en el arroyo que fluye del lago, se acumuló una reserva suficiente para durar los meses de verano. Se podrían almacenar unos 20 millones de m3 de agua en las pequeñas presas que aún existen. El lago Keşiş es la prueba de que Urartu poseía un sólido conocimiento de la ingeniería. Los asirios desarrollaron extensas obras públicas. Sargón II, al invadir Armenia en el 714 a.C., descubrió el qanat (nombre árabe) o kariz (nombre persa), que es un túnel que se usa para llevar agua desde una fuente subterránea en las colinas hasta las estribaciones. Sargón destruyó el área en Armenia, pero trajo el concepto a Asiria. Este método de riego se extendió por el Cercano Oriente hasta el norte de África a lo largo de los siglos y todavía se usa. El hijo de Sargón, Senaquerib, también desarrolló obras de agua al represar el río Tebitu y usar un canal para llevar agua a Nínive, donde el agua podría usarse para riego sin dispositivos de elevación. Durante la crecida de la primavera, los desbordamientos fueron gestionados por un cañaveral municipal que se construyó para desarrollar marismas utilizadas como cotos de caza para ciervos y jabalíes, y áreas de cría de abedules. Cuando este sistema se quedó pequeño, se construyó un nuevo canal, de casi 19 km de largo, con un acueducto que tenía una capa de concreto o mortero debajo de la capa superior de piedra para evitar fugas.

Estructuras hidráulicas en otros tiempos históricos

Época precolombina (Incas) (c. 2.500 a.C. a 1540 d.C.)

Los incas establecieron su imperio en la región sur del actual Perú, Ecuador, Colombia, México y la cuenca del Amazonas en el año 1.200 a.C. Durante los períodos incas, se dio especial consideración a las instalaciones de suministro de agua y algunas áreas fueron mejoradas con elaborados sistemas de riego. Machu Picchu está situado a unos 1.400 km al sur del ecuador, en la vertiente oriental de los Andes peruanos. Las obras de captación de manantiales, el canal principal y la fuente número 16 de Machu Picchu representan la obra de una civilización con avanzadas capacidades de manejo del agua. El pueblo de los Incas descendía de Inti, el dios Sol. Inti ordenó a su hijo, Manco Cápac, que surgiera de las aguas del lago Titicaca. Manco Cápac fundó entonces la tribu Inca. El sistema de agua de Machu Picchu demostró que los constructores incas eran expertos en métodos empíricos de ingeniería hidráulica. También eran los expertos en las limitaciones físicas del sistema de agua impulsado por gravedad. Un análisis hidráulico definió varias características del sistema de manantiales, canales y fuentes de Machu Picchu. El diseño hidráulico de las 16 fuentes proporciona un chorro de agua adecuado para permitir un fácil llenado del antiguo aríbalo de agua inca (Figura 33).

Figura 33. Machu Picchu: (A) Fuente con entrada que se muestra en la parte superior izquierda, cuenca de piedra debajo, orificio de salida y canal de salida de piedra tallada, flujo de agua. (B) Canal de agua doméstica Inca al sector agrícola

Presas en Irán

La historia de las antiguas presas en Irán se remonta a 3.000 años y muestra que los antiguos iraníes estuvieron entre los pioneros en la construcción de presas, en sus esfuerzos por desarrollar los recursos hídricos. La presa Darius en el río Kor se remonta a 2.500 años. La presa Bahman en Shiraz (Figura 34 (A)) fue construida hace más de dos milenios. La presa Mizan de 1.700 años de antigüedad en Shushtar todavía está en pie. La presa Amir construida por la dinastía Buyids, a 35 km al norte de Shiraz, tiene 1.000 años (Figura 34 (B)).

Figura 34. (A) Presa de Bahman. (B) Presa polivalente de Amir en la provincia de Fars

La presa Kebar en la ciudad de Ghom, que se ha agregado a la lista de estructura del patrimonio nacional de Irán, tiene una altura de 25 m y se cree que es la primera presa en arco construida en el mundo hace unos 700 a 900 años (Figura 35 (A)). La presa de arco de gravedad de Kurit, ubicada cerca de la ciudad de Tabas, fue construida en el año 1.350 d.C. Su altura es de 60 m y fue considerada la presa más alta del mundo hasta principios del siglo XX (Figura 35 (B)).

Figura 35. (A) Presa Kebar en la ciudad de Ghom. (B) Presa de arco de gravedad de Kurit en la ciudad de Tabas

Durante el Imperio Safawí (1501-1736) la ingeniería hidráulica progresó significativamente y se construyeron muchas presas y puentes de almacenamiento y desvío en Esfahán y Mashhad, algunos de los cuales todavía existen. El Puente Khaju y la presa de desvío y el Puente de los Treinta y Tres Arcos son dos de los puentes y presas de desvío más famosos y hermosos de la ciudad de Esfahan (Figura 36).

Figura 36. (A) Puente Khaju y una presa de desvío en la provincia de Isfahan. (B) Puente 33 Arcos en la provincia de Isfahan

El período arcaico (c. 630-490 a.C.)

La Etapa o Período Arcaico se estableció en Nueva Jersey durante ca. 8.000-1.000 a.C. un nivel temprano de cultura basado en la caza, la pesca y la recolección de vegetales silvestres, y carente de alfarería, pipa y agricultura. Entre los arqueólogos, el término “Arcaico” ahora se entiende generalmente como un período de tiempo y/o una etapa de desarrollo cultural caracterizado por una economía de caza y recolección basada en la explotación estacional de recursos naturales por bandas móviles relativamente pequeñas. Se ha observado que los pueblos arcaicos, particularmente los indios, eran dueños del almacenamiento de agua y de su uso para fines domésticos y agrícolas.

Estructuras hidráulicas en las civilizaciones griega clásica y helenística (c. 490 – 67 a.C.)

La protección de las zonas urbanas de la acción destructiva de los arroyos (inundaciones, erosión y sedimentación) es otro caso de aplicación de tecnologías hidráulicas y de gestión del agua. Estas técnicas también son necesarias para el desarrollo de las zonas agrícolas, dado que las zonas más fértiles son las llanuras aluviales de los ríos. Como se mencionó anteriormente, los proyectos a gran escala (de tipo masivo o ciclópeo) de este último tipo se remontan al período micénico. Un paradigma característico del período clásico relacionado con el desarrollo urbano o suburbano son las obras de protección contra inundaciones de Olimpia y la presa de la antigua Alyzia.

Presa de Alyzia: La antigua presa de Alyzia fue construida durante el período Clásico por los habitantes de la antigua ciudad ubicada al oeste de Aitoloakarnania en el oeste de Grecia. La presa pudo ser utilizada para retener agua, o para contener sedimentos que, de otro modo, podrían inundar el valle río abajo e imposibilitar el cultivo. El hecho de que la barrera se llenara de escombros muy rápidamente después de la construcción respalda esta hipótesis. La antigua ciudad de Alyzia se encuentra en el oeste de Grecia, en la costa de Akarnania. Cerca de la ciudad, en la periferia de las montañas Akarnanika, se encuentra un ejemplo único de obra hidráulica de la antigüedad griega: una presa de piedra, equipada con un aliviadero lateral tallado en piedra (Figura 37). Se desconoce la fecha exacta de su construcción, pero debido a la prosperidad de la ciudad durante el siglo V a.C., este período es el más probable para la construcción de la presa.

Figura 37. Presa de Alyzia: (a) Presa y (b) Aliviadero con forma irregular labrada por la erosión durante siglos

Terraplén de Alfeios: El rasgo geomorfológico característico cerca del antiguo santuario de Olimpia es la confluencia de los ríos Alfeios y Kladeos. Las inundaciones de los ríos limitaron el área utilizable alrededor del santuario y sedimentaron el resto. Para superar esta situación, los ingenieros construyeron un muro/dique de 800 m de largo y 2,7 m de alto a lo largo del violento río Kladeos con un conglomerado ciclópeo con cuatro hiladas de piedra (Figura 38), junto con un canal de desvío y un canal de desvío de 1.000 m de largo, además de un dique de más de 2 m de altura y hasta 30 m de ancho a lo largo del río Alfeios. Se desconoce su fecha de construcción, pero muy probablemente fue en la época clásica, cuando el lugar tomó su forma definitiva.

Figura 38. Comienzo del muro/dique a lo largo del río Kladeos en el borde norte del santuario

Presas en Gandhara y el imperio Maurya (c. I milenio hasta 322-185 a.C.)

El Arthashastra de Kautilya ofrece una descripción extensa de las presas y diques que se construyeron para el riego durante el período de Gandhara (Swat, Pakistán) y el Imperio Maurya (India). Los sistemas de suministro de agua estaban bien gestionados dentro del marco de normas y reglamentos estrictos. Se cobraban diferentes tipos de impuestos a los agricultores según la naturaleza del riego.

Sistema Sailaba o rod kohi: El sistema Sailaba o rod-kohi se practica ampliamente en las provincias de Sind y Baluchistán en Pakistán, Afganistán, Irán y partes de Medio Oriente. El cultivo de los sailaba se realiza mediante la desviación y dispersión de caudales intermitentes de torrentes de cerro. A medida que el agua desciende la colina, es controlada por una serie de diques de desvío de tierra (terraplenes). Para satisfacer sus necesidades de riego locales, las pequeñas comunidades habían construido límites de desvío en varios arroyos más pequeños para riego. Se deja que el agua así controlada se filtre lentamente hacia el suelo.

Sistema Khushkhaba: El sistema Khushkhaba comprende la conservación in situ del agua de lluvia incidental y la captura de la escorrentía de un gran bloque no cultivado y su desvío hacia campos cultivados. Los campos reciben agua directamente de la precipitación o de escorrentías localizadas. El Khushkhaba es meramente un cultivo casual, con una cosecha exitosa que se cultiva en promedio una vez cada cinco años. La principal diferencia entre las tierras de Khushkaba y las tierras de Sailaba (inundables) es que el área de captación de las primeras es pequeña y a menudo no es mayor que el campo rodeado por el terraplén o el dique. Los terraplenes se construyen frente a las colinas para que el gradiente natural dentro del área delimitada ayude a recolectar la escorrentía sobre los terraplenes. El área dentro del dique se deja deliberadamente desigual, siendo las áreas que fluyen hacia el dique las más bajas (Figura 39). Esto se hace para que, en caso de lluvias intensas, la escorrentía de las áreas adyacentes cuesta arriba se acumule cerca de los terraplenes y proporcione suficiente agua al menos para cultivar en la mitad inferior de los campos (pendiente del 0,5 al 1 %) y para fomentar que la lluvia se escurra hacia el campo cultivado que se encuentra debajo, para aumentar tanto el contenido de humedad del suelo como, en consecuencia, el rendimiento del cultivo de secano (tierras secas o dry land crop). Se practica principalmente en las zonas de Quetta-Sarwan y Zhob-Loralai de la provincia de Baluchistán. La superficie dedicada al cultivo de Khushkhaba en Baluchistán se estimó en 0,32 millones de hectáreas en el año 1.900 y 0,34 millones de hectáreas en el año 2.000.

Figura 39. Presa de Khushkhaba en Baluchistán, Pakistán

Presas durante el período romano (c. 67 a.C.-330 d.C.)

La construcción de presas romanas se caracterizó por “la capacidad de los romanos para planificar y organizar la construcción de ingeniería a gran escala”. Los planificadores romanos introdujeron el entonces novedoso concepto de grandes presas que podrían asegurar un suministro permanente de agua para los asentamientos urbanos durante la estación seca. Su uso pionero de mortero hidráulico impermeable y particularmente de concreto romano permitió estructuras de presas mucho más grandes que las construidas anteriormente, como la presa del lago Homs (presa de Qattinah), posiblemente la barrera de agua más grande hasta esa fecha (284 d.C.), y la Presa de Harbaqa, ambas en la Siria romana. La presa romana más alta fue la presa de Subiaco, cerca de Roma; su altura récord de 50 m (160 pies) permaneció insuperable hasta su destrucción accidental en el año 1.305.

Los ingenieros romanos hicieron un uso rutinario de diseños estándar antiguos, como presas de terraplén y presas de gravedad de mampostería. Aparte de eso, mostraron un alto grado de inventiva, introduciendo la mayoría de los otros diseños básicos de presas que habían sido desconocidos hasta entonces. Estos incluyen presas de arco de gravedad, presas de arco, presas de contrafuerte y múltiples presas de contrafuerte de arco, todas conocidas y empleadas en el siglo II d.C. Los trabajadores romanos también fueron los primeros en construir puentes de presa, como el Puente de Valeriano en Irán.

La mayoría de las presas del Cercano Oriente romano eran presas de gravedad y funcionaban sobre la base de que eran demasiado grandes para verse afectadas por la presión del agua almacenada detrás de ellas. Es posible que también existiera una posible presa de arco en Dara. Presas de este tipo estuvieron en uso en el Cercano Oriente desde la Edad del Bronce (c. 3.500-1.200) en adelante y alcanzaron su apogeo en la época romana; de esa época se conocen 45 presas. A lo largo del curso de la presa se encuentran restos de reconstrucciones y reparaciones, principalmente en forma de contrafuertes de soporte posteriores, pero también compuertas posteriores y otras modificaciones de diseño, que muestran al menos cuatro fases de uso y renovación. En algunos casos, como en la presa de Harbaqa, la continuidad de su uso ha generado controversia sobre la fecha original de la estructura. 29 de las 45 presas (64%) que datan firmemente de los períodos romano y tardorromano parecen haber sido construidas en el siglo III d.C. o después. Presas como Çavdarhisar (Kütahya) de 10 m de altura, Örükaya y Böget (Aksaray) de 16 m de altura en Anatolia central, Ildırı cerca de Çeşme se remontan al período romano; las tres presas de Dara (Mardin), siendo la primera una de las presas de arco más antiguas, así como las presas de Löştüğün, Sihke y Sultan, se remontan al período bizantino temprano; Algunas de las presas alrededor de Van, en el este de Anatolia, podrían datar de la Edad Media. Además, la presa Faruk (Van) podría remontarse al período Urartu, mientras que otras opiniones la sitúan entre los siglos X y XIV, como contemporánea de algunas presas en Irán.

Los romanos, muy apreciados por sus avances en ingeniería hidráulica, fueron prolíficos en la construcción de presas durante el apogeo del imperio (Figura 40). Además de la vasta red de acueductos, los romanos construyeron una gran cantidad de presas de gravedad, sobre todo las presas de Subiaco, que se construyeron alrededor del 60 d.C. para crear un lago de placer para el emperador Nerón. Las presas de Subiaco eran una serie de tres presas de gravedad en el río Aniene en Subiaco, Italia, la más grande de las cuales medía 165 pies de altura y tenía el honor de ser la presa más alta del mundo hasta su destrucción en 1.305, históricamente atribuida a dos monjes descuidados. Los romanos también construyeron la primera presa de arco del mundo en la provincia romana de Gallia Narbonensis, ahora actual suroeste de Francia, en el siglo I a.C. Los restos de la presa de Glanum, la primera presa de arco verdadero registrada en la historia, fueron descubiertos en 1.763. Desafortunadamente, una presa de gravedad de arco moderna reemplazó la estructura antigua en 1.891, y todos los restos de la presa de Glanum se perdieron. Los romanos también fueron responsables de la construcción de las primeras presas de contrafuerte del mundo, aunque tendieron a fallar debido a su construcción demasiado delgada. Un tercio de todas las presas de la Península Ibérica eran presas de contrafuerte.

Figura 40. Presa de Cornalvo, una presa de gravedad romana construida en el siglo I - II d.C., todavía suministra agua a la gente de Meriden, España

Hacia el año 100 d.C., los romanos fueron la primera civilización en utilizar concreto y mortero en sus presas de gravedad. La presa de Ponte di San Mauro tiene un gran bloque de concreto entre sus restos. La evidencia indica que se utilizó una gran losa de concreto como núcleo y la capa exterior se terminó con mampostería.

Debido al gran tamaño y la cantidad de material de construcción necesario para construir estas presas, se inventó la presa de arco. Una presa de arco depende de su forma para su resistencia, requiere menos material para construirse y es relativamente delgada. La primera presa de arco conocida es Kebar, que se construyó alrededor de 1.280 d.C. en el período mongol. La presa de piedra caliza está ubicada cerca de la antigua ciudad de Quam y tiene 85 pies de alto, 180 pies de largo en la cresta, 16 pies de espesor en la cresta y tiene un radio de curvatura constante de 125 pies. Una presa de arco debe ser sostenida por la geología circundante, las formaciones rocosas a ambos lados soportan el arco.

Presas construidas por las primeras civilizaciones de Asia oriental

Muchas presas de tierra de altura moderada (en algunos casos, de gran longitud) fueron construidas por los cingaleses en Ceilán después del siglo V a.C. para formar embalses o tanques para extensas obras de riego. Los embalses de Kalabalala (formados por una presa de tierra de 24 m de altura y casi 6 km de longitud) tenían un perímetro de 60 km. Se trata de una presa de altura moderada (en algunos casos de gran longitud) construida por los cingaleses en Sri Lanka después del siglo V a.C. para almacenar las lluvias monzónicas para irrigar las tierras agrícolas alrededor de la antigua capital de Anuradhapura. Todavía está en uso hoy. En China, las presas y embalses son numerosos y han tenido un profundo efecto en el desarrollo y la población del país. Según Zhang en 2000, había 22.104 presas de más de 15 m de altura en funcionamiento en China. Del total de grandes presas del mundo, China representa el 20 % de ellas; El 45 % de los cuales se destinan al riego. Además, China tiene una larga historia en materia de presas. La era Qin estuvo marcada por la construcción de los llamados “tres grandes proyectos de ingeniería hidráulica de los Qin”; El Dujiangyan en Sichuan, el Canal Zhengguo en Shaanxi y el Canal Lingqu en Guangxi. El Dujiangyan es un antiguo proyecto de riego y control de inundaciones en la ciudad de Dujiangyan, en la provincia de Sichuan, que se construyó originalmente alrededor del año 256 a.C. La infraestructura del sistema se encuentra en el río Min (Minjiang), el afluente más largo del Yangtze. Li Bing fue un famoso ingeniero y político chino del período de los Reinos Combatientes. Sirvió como administrador del estado de Qin y su hijo dirigió la construcción del Dujiangyan, que aprovechaba el río canalizando y dividiendo el agua en lugar de simplemente seguir la antigua forma de construcción de presas. Todavía se utiliza hoy para regar más de 5.300 km2 de tierra en la región. El canal Zhengguo en Shaanxi es un canal excavado de 150 km de largo, desde el río Jing al oeste del monte Zhong hasta Hukou. Fue diseñado por el ingeniero hidráulico llamado Zheng Guo con el fin de regar la llanura de Guanzhong (de unos 27.000 km2), al norte de Xi'an. Cuando se completó en 246 a.C., durante la dinastía Han, el canal ya estaba muy sedimentado. Bajo la supervisión de Bai Gong, se abrió un nuevo canal para alimentar el riego en el año 95 a.C. El canal Lingqu está en Shaanxi, cerca de Guilin, en la esquina noroeste de Guangxi, China. Conecta el río Xiang (que fluye hacia el norte hacia el Yangtze) con el río Li (que fluye hacia el sur hacia el río Gui y Xijiang) y, por lo tanto, es parte de una vía fluvial histórica entre el Yangtze y el delta del río Perla. Fue el primer canal del mundo que unió dos valles fluviales y permitió a los barcos recorrer 2.000 kilómetros. Fue construido en el año 214 a.C. durante la dinastía Qin (221-206 a.C.). La presa de desvío del río todavía existe (Figura 41 (A)). Otro ejemplo es la pequeña presa de Tuo ShanYan. Se trata de una obra hidroeléctrica clave en la ciudad de Yinjiang en la ciudad de Ningbo, provincia de Zhejiang. Fue construido en el río Yinjiang en el año 833 d.C. (Figura 41 (B)). Ha contribuido en gran medida a la ciudad de Ningbo, una gran ciudad portuaria actual de China y se ha convertido en una infraestructura hidroeléctrica clave para la existencia y el desarrollo de la ciudad, y para el riego del campo desde 1.987, cuando se construyó una presa más grande en el tramo superior para controlar el agua del río. La presa Tuo Shan Yan desempeñó un papel importante en la gestión local del agua y en múltiples usos, tales como:

Regulación del agua del río;
Eliminación de los riesgos de inundaciones;
Prevención de la intrusión de agua de mar;
Abastecimiento de agua urbana;
Irrigación;
Navegación; y desarrollo turístico.
Desempeñar un papel clave en la historia urbana de la ciudad de Ningbo.

Figura 41. Presas antiguas aún en funcionamiento en China: (A) Parte de la presa de desvío en el canal Lingqu, con parte del río Xiang sin caudal de agua. (B) Presa Tuo ShanYan

Las culturas asiáticas también contribuyeron a la ingeniería de presas. Ya en el año 400 a.C., los asiáticos construyeron diques de tierra para almacenar agua para las ciudades de Ceilán, o la actual Sri Lanka. En el siglo V d.C., los cingaleses construyeron varias presas para formar embalses para captar las lluvias monzónicas para su intrincado sistema de riego, y muchos de estos embalses todavía se utilizan hoy en día. Alrededor del siglo XII d.C., un gobernante egoísta cingaleso, el rey Parakramabahu, construyó unas 4.000 presas. Si bien estas estructuras eran gigantescas para la época, como una presa que se extendía por casi nueve millas, no se considera que tengan un verdadero significado de ingeniería, ya que no suministraban agua a las aldeas. Construidas para masajear el ego gigante del rey, estas enormes presas eran monumentos en lugar de estructuras funcionales.

Japón e India también contribuyeron a la ingeniería temprana de presas, con mucho éxito. De hecho, cinco de las diez presas más antiguas que todavía están en uso se encuentran en estos dos países. La presa operativa más antigua del mundo, la presa del lago Homs en Siria, se construyó alrededor del año 1.300. Esta presa de gravedad de mampostería tiene más de una milla de largo, 23 pies de alto y crea el lago Homs, todavía suministra agua a la gente de Homs en la actualidad.

Estructuras hidráulicas en tiempos medievales

Período bizantino (c. 330-1204 d.C.)

En los Países Bajos, un país de tierras bajas, a menudo se aplicaban presas para bloquear los ríos con el fin de regular el nivel del agua e impedir que el mar penetrara en las tierras pantanosas. Estas presas a menudo marcaban el comienzo de un pueblo o ciudad porque era fácil cruzar el río en ese lugar y, a menudo, daban lugar a los respectivos nombres de los lugares en holandés. Por ejemplo, la capital holandesa, Ámsterdam, comenzó con una presa a través del río Amstel a finales del siglo XII, y Rotterdam comenzó con una presa a través del río Rotte, un afluente menor del Nieuwe Maas. La plaza central de Ámsterdam, que ocupa el lugar original de la presa de 800 años de antigüedad, todavía lleva el nombre de Plaza Dam o simplemente la Presa.

Período selyúcida en Anatolia: Los grandes selyúcidas (siglos X-XIII) habían construido varias presas en Irán y Turkmenistán, fuera del territorio actual de Turquía, donde solo existen dos emplazamientos de presas, incautados por los embalses de las modernas Altinapa y Sille. Presas cerca de Konya, según documentos antiguos.

Dinastías Sui, Tang y Song en China (581-1.127 d.C.)

Los grandes embalses no fueron lo más característico de la sofisticada técnica hidráulica china, aunque el aún existente embalse de Anfengtang o Shao se remonta a antes del “Período de los Estados Combatientes” (420-221 a.C.). La presa de Anfengtang descansaba sobre una base de arena y grava y consistía en capas alternas de paja y tierra, en las que se hincaba una hilera de pilotes de castaño una vez finalizado el terraplén. Este último cerró una llanura entre dos afluentes del río Huai hacia el norte y el oeste. Todavía está en funcionamiento y capta 100 millones de m3 de agua de riego. Durante la era del emperador Sui Wen (589-604), se construyeron dos proyectos importantes: el Gran Canal y la gran muralla del Imperio Qin. El canal facilitó mucho el transporte a su capital y ahora es el canal más largo del mundo.

Período veneciano (c. 1.204-1.669 d.C.)

Los venecianos se establecieron gradualmente en la isla a partir del año 1.210 d.C., expulsando a los genoveses que se habían aprovechado de la agitación. Creta era valiosa para los venecianos debido a su posición. Había contribuido al crecimiento del comercio veneciano en Oriente. Durante el dominio veneciano se construyeron algunos de los proyectos técnicos y arquitectónicos más importantes de la isla. Uno de los ejemplos más característicos de ello son las nuevas murallas de Heraklion, y la mayor obra de fortificación veneciana de Creta y de todo el Mediterráneo. A pesar de la estructura moderna y el carácter de la ciudad, las murallas son una joya que conserva importantes recuerdos. La enorme obra defensiva se complementa con la fortaleza marítima Rocca a Mare (Koules) en el puerto de la ciudad y con magníficos y singulares edificios como la Loggia (Nobblemens Club) y la Fuente de Francesco Morosini. Son las joyas de la corona del proyecto de suministro de agua que comenzó en los manantiales del monte Juktaz.

Civilización azteca (c. 1.200-1.500 d.C.)

Unos siglos antes de la llegada de los conquistadores españoles en 1.518 d.C., los aztecas alcanzaron la supremacía en México. Durante la civilización azteca, se construyeron presas para almacenar agua en las temporadas de lluvias y utilizarla durante los períodos secos. La estructura de este tipo más antigua encontrada hasta ahora es la presa de tierra Purron cerca de San José Tilapia en el extremo sur del valle de Tehuacán, 260 kilómetros al sureste de la Ciudad de México. El rey azteca Itzcóatl (1.428-1.440) hizo construir diques de 9 kilómetros de largo desde Tenochtitlán hacia el sur y el norte. Estos aislaron la parte occidental del lago de Texcoco y junto con un dique occidental bifurcado proporcionaron accesos por carretera a la ciudad. Bajo el rey Moctezuma I (1.440-1.469), se añadió una presa de 16 km de largo más al este. Para su construcción colaboró como perito hidráulico Nezahualcóyotl (1.418-1.472), rey de Texcoco en la orilla oriental del lago.

Estructuras hidráulicas en tiempos modernos

Período otomano (c. mediados del siglo XIV -1923 d.C.)

Durante el período otomano (siglos XIII-XX) se construyeron algunas presas. En el período de 1.620 a 1.839, el sistema de Kırkçeşme estaba sostenido por cuatro presas, el sistema de Taksim por tres presas, con alturas de hasta 17 m y longitudes de cresta de hasta 104 m (Figura 42). Todas estas presas, los sistemas de Kırkçeşme y Taksim, así como el sistema Taşlımüsellim-Edirne, en su mayor parte todavía están en funcionamiento. La presa Elmalı I, construida en 1.893 en el lado asiático de Estambul, también sigue en funcionamiento; Şamlar en Estambul, Maden cerca de Adapazarı, Semalı cerca de Amasya son otras presas interesantes del período otomano. El método de construcción de la presa no fue muy diferente de los métodos utilizados por la antigua civilización de Anatolia. Sin embargo, se realizaron algunas mejoras y se utilizan para fines de suministro de agua. Las presas otomanas estaban formadas por dos muros de mampostería con un relleno impermeable entre ellos. La diferencia con las técnicas antiguas es que se utilizaba cemento puzolánico para unir las piedras con plomo para asegurar la total impermeabilidad. Además, no existían aliviaderos en las presas. La cresta y la parte inferior de las presas estaban revestidas de mármol.

Figura 42. Antiguas presas otomanas en Estambul y la alineación de los sistemas de conducción de agua a larga distancia de Kırkçeşme y Taksim

Algunas estructuras hidráulicas importantes en la actualidad (1800 d.C. hasta la actualidad)

Presa baja de Asuán

La historia de la gestión moderna del agua en Egipto comienza con la construcción de la antigua presa de Asuán en 1.902 y las presas del Nilo en el siglo XIX y principios del XX. La antigua presa de Asuán almacenó parcialmente las aguas del Nilo para permitir el cultivo de múltiples cultivos por año en el delta del Nilo, mientras que las presas elevaron el nivel del agua del Nilo para que el agua pudiera desviarse hacia grandes canales de riego que discurrían paralelos al río. La presa baja de Asuán es una presa de contrafuerte de mampostería por gravedad en el río Nilo en Asuán, Egipto. La presa fue construida en la primera cascada del Nilo y está situada a 690 kilómetros al sur-sureste de El Cairo. Fue construida inicialmente entre 1.899 y 1.902. Era la presa de mampostería más grande del mundo. La presa fue diseñada para almacenar el agua de las inundaciones anuales y complementar los flujos de la estación seca para apoyar un mayor desarrollo del riego y el crecimiento demográfico en la parte superior de Egipto. La presa, originalmente limitada en altura por preocupaciones de conservación, funcionó según lo diseñado, pero proporcionó una capacidad de almacenamiento inadecuada para el desarrollo planificado. La presa se levantó dos veces, en los períodos 1.907-1.912 y 1.929-1.933 para aumentar la altura de 5 y 10 m, respectivamente. Estos aumentos aún no cubrieron las demandas de riego y casi se sobrepasaron a pesar del esfuerzo por maximizar la elevación de la piscina.

Presa alta de Asuán

En el siglo XX, se construyeron presas (diques), ramales y canales principales y pequeños embalses anuales con capacidad de almacenamiento para salvaguardar a Egipto de devastadoras inundaciones y sequías y para satisfacer las necesidades de agua de una población en crecimiento. Desafortunadamente, a finales de la década de 1930 se comprendió que todas estas obras no habían satisfecho las necesidades del país y el deseo de un control integral del flujo del Nilo. La planificación de la “Presa Alta de Asuán” (HAD) comenzó en 1.954. La construcción comenzó en 1.960 y la presa entró en vigor en 1.970. La HAD se construyó en el río Nilo, a 7 km al sur de Asuán. Es una presa de roca con cortina de lechada y núcleo de arcilla. Su longitud total es de 3.600 m y su altura de 111 m sobre el lecho del río. La capacidad de almacenamiento de su lago es de 162 km3. La capacidad de su central hidroeléctrica es de 109 kWh al año. La HAD ha tenido impactos significativos en la economía y la cultura en Egipto. El efecto más importante es que convirtió un flujo anual altamente variable del Nilo en una fuente predecible de suministro constante. El agua del lago detrás de la presa está disponible para su liberación en cualquier momento del año, por lo que se puede manipular la variabilidad estacional para entregar suministros de agua que coincidan con el patrón de demanda óptimo.

Presa de Assiut: Desde hace más de 100 años, la presa de Assuit se construyó para suministrar agua al canal Ibrahimiya, el canal de riego más grande de Egipto. Esto se realiza mediante el desvío del agua del río hacia la cancelación durante la temporada de estiaje. La presa es una presa de gravedad compuesta por unos 95.000 m3 de concreto; 64.600 m3 de mampostería; 1.824.000 m3 de movimiento de tierras; 95.000 m3 de cabeceo (pitching) y más de 4.000 toneladas de tubos de hierro fundido.

Presa del delta: La presa se utilizó para controlar los procesos de irrigación y navegación en los dos brazos del río Nilo aguas abajo de la división del Nilo al norte de la capital egipcia, El Cairo. La presa Delta se muestra en la Figura 30. La presa es de tipo gravedad. Su construcción se inició en 1.833 y continuó durante 30 años. En consecuencia, durante este largo período de construcción, quizás un problema causado en los cimientos afectó su calidad. Por lo tanto, su principal finalidad de riego tuvo que restringirse en gran medida por razones de seguridad.

Décima Tercera Parte

Referencias

Adamo, N. & Al-Ansari, N. & Sissakian, V. & Laue, J. & Knutsson, S. (2020). Dam Safety: General Considerations. 10. 23-40.

Agaiby, S. & El-Ghamrawy, M. & Ahmed, S. (2013). Learning from the Past: The Ancient Egyptians and Geotechnical Engineering. Fourth International Seminar on Forensic Geotechnical Engineering. 38-69.

Angelakis, A. & Capodaglio, A. & Valipour, M. & Krasilnikoff, J. & Ahmed, A. & Mandi, L. & Tzanakakis, V. & Baba, A. & Kumar, R. & Zheng, X. & Min, Z. & Han, M. & Turay, B. & Bilgiç, E. & Dercas, N. (2023). Evolution of Floods: From Ancient Times to the Present Times (ca 7600 BC to the Present) and the Future. Land. 12. 1211. 10.3390/land12061211.

Baba, T., Gohary F., et al. Developments in water dams and water harvesting systems throughout history in different civilizations. Int J Hydro. 2018;2(2):150–166.

Bekheet, S. & El-Sharabasy, S. (2015). Date Palm Status and Perspective in Egypt.

Das, B. & Sobhan, K. (2014). Principles of Geotechnical Engineering. Chapter1: Geotechnical Engineering - A Historical Perspective. Cengage Learning. Stamford, USA.

Hansen, K. L., Zenobia, K. E. (2011). Civil Engineer’s Handbook of Professional Practice. John Wiley & Sons, Inc.

Holtz, R.D., Kovacs, W. D., Sheahan, T. C. (2011). An introduction to geotechnical engineering. 2nd ed. Pearson Education, Inc.

Prieto-Portar, L. (2006). Introduction and Historical Background. Florida International University.

Khan, Saifullah. (2018). Water Dams and Water Harvesting System Through history by Dr. saifDevelopments in water dams and water harvesting systems throughout history in different civilizations. Journal of Hydrology.

Kerisel, J. (1985). The history of geotechnical engineering up until 1700. Golden Jub. Book, XI Conf. ISSMFE, San Francisco, Balkema, Rotterdam, 1985.

Kuslu, Y. & Sahin, U. (2009). Water Structures in Anatolia from Past to Present. Journal of Applied Sciences Research. 5. 2109-2116.

Mallah, Qasid. (2010). An Archaeological Assessment of Taung Valley of Sindh-Kohistan Pakistan. Ancient Asia.

Oldecop, L. & Pacheco, R. (2006). Estabilidad y seguridad de depósitos de residuos mineros.

Osorio S. (2020). La Ingeniería Geotécnica antes del Siglo XVIII. Blog Relatos de la Geotecnia.

Schnitter NJ; A History of Dams - The Useful Pyramids. AA Balkema, Rotterdam, 1994.

Wright, H. J. (2006). Protrusions on Stepped Spillways to Improve Energy Dissipation. Thesis. Stellenbosch University.

Wright, K. (2021). The Masterful Water Engineers of Machu Picchu. Water. 13. 3049.

Yang, H. & Haynes, M. & Winzenread, S. & Okada, K. 1999. The History of Dams.

http://atthattimedaniel12.weebly.com/king-nimrod.html

http://boulderlibrary.net/water-engineering-in-ancient-civilizations-5-000-years-of-history/in-the-mesopotamian-north-the-kingdum-of-urartu-the-oldest-dams-still-in-use.html

http://www.pangea-project.org/antiche-tecniche-idrauliche/

https://civillearners.com/2021/11/05/types-of-dams/