Presa de Shihmen

El río Dahan es el principal río del noroeste de Taiwán y uno de los dos afluentes que se unen en Taipéi para formar el Tamsui , el sistema fluvial más grande de Taiwán. Con origen en la cordillera Xueshan , el río comienza su vida como un arroyo de montaña de rápido caudal propenso a inundaciones durante los tifones . El Dahan bordea, pero no cruza, la meseta de Taoyuan , que carece de un suministro de agua propio y confiable. La meseta ha sido cultivada desde 1680 utilizando miles de estanques artificiales para captar la lluvia; ^{[ 5 ]} en 1928, cuando Taiwán estaba bajo dominio japonés , se excavó el canal de Taoyuan para desviar agua del Dahan (entonces conocido como río Takekan) hacia la meseta. ^{[ 6 ]} El agua del río permitió irrigar 20 000 hectáreas (49 000 acres) adicionales de tierra en el área de Taoyuan. ^{[ 7 ]} Debido a la limitada capacidad de almacenamiento de los pequeños estanques de Taoyuan, a menudo no había suficiente agua para el riego durante la estación seca de noviembre a abril, lo que demuestra la necesidad de un gran embalse. ^{[ 7 ]}

Ya en 1938 se propuso la construcción de una represa en las "puertas de piedra" (Shihmen), un profundo cañón formado donde el río Dahan sale de las montañas, pero los planes se abandonaron al comienzo de la Segunda Guerra Mundial debido a la presión sobre los recursos industriales. Tras la guerra, la República de China se enfrentó a la escasez de alimentos y a un rápido crecimiento demográfico. En la década de 1960, el crecimiento anual de la población alcanzó los 350.000 habitantes. ^{[ 8 ]} Para mejorar su autosuficiencia económica, el gobierno inició la construcción de la represa de Shihmen, el primer proyecto hídrico multipropósito de Taiwán. Se creó la Comisión de Desarrollo de Shihmen para supervisar el proyecto. El presupuesto inicial para la represa fue de 1.400  millones de dólares taiwaneses, de los cuales aproximadamente la mitad correspondía a préstamos de ayuda a bajo interés de Estados Unidos a través de la Agencia para el Desarrollo Internacional . ^{[ 7 ]}

A partir de julio de 1955, se construyeron caminos de acceso e instalaciones para trabajadores en el emplazamiento de la presa, y se preparó la zona del futuro embalse para hacer frente a las inundaciones. Aproximadamente 2000 personas (416 familias) que vivían en el valle del río Dahan serían desplazadas por el proyecto; fueron reubicadas a partir de 1956 en zonas de la costa noroeste de Taiwán. Aunque el gobierno construyó nuevas viviendas, escuelas y otras infraestructuras, además de proporcionar compensación por las tierras a las familias, el programa de reasentamiento fue objeto de una fuerte controversia. ^{[ 9 ]}

La presa fue diseñada por Tippetts-Abbett-McCarthy-Stratton, y la construcción fue supervisada por Morrison-Knudsen (conocida anteriormente por su trabajo en la presa Hoover ). La construcción pesada comenzó a finales de 1959 cuando llegó la maquinaria pesada al sitio de la presa. Aunque el trabajo se interrumpió varias veces por las inundaciones de tifones, el río fue desviado con éxito a un túnel en diciembre de 1960. ^{[ 3 ]} La ataguía de hormigón , que más tarde serviría como núcleo de la presa, se terminó en 1962; cabe destacar que fue el primer uso de hormigón compactado con rodillo en la construcción de presas. ^{[ 10 ]} El gobierno compró aproximadamente 120 hectáreas (300 acres) de tierras de cultivo cercanas para proporcionar 6.675.000 metros cúbicos ( 235.700.000 pies³ ⁾ de tierra y roca necesarios para construir la presa. ^{[ 7 ]} 

Con la presa solo parcialmente terminada en mayo de 1963, el túnel de desviación fue sellado, permitiendo que el embalse comenzara a almacenar agua. ^{[ 9 ]} En julio de 1963, el tifón Wendy azotó Taiwán, causando inundaciones masivas; el nuevo embalse pudo reducir la cresta de la inundación en el río Dahan en un 25  por ciento. ^{[ 9 ]} El terraplén se completó en junio de 1964, con un costo final de NT$ 4.85  mil millones. ^{[ 11 ]} La presa fue inaugurada el 14 de junio de 1964 por el vicepresidente Chen Cheng , ante una multitud de más de cuatro mil personas. ^{[ 7 ]} Un total de 7,500 personas fueron empleadas en la construcción de la presa, con hasta 6,000 trabajadores en el sitio al mismo tiempo. Treinta y dos personas murieron durante la construcción; de 2,881 heridos, 87 quedaron con discapacidad permanente. ^{[ 7 ]}

Los ingenieros estimaron que la tasa de sedimentación natural le daría al embalse una vida útil de al menos 71 años sin ninguna remoción de sedimentos. Sin embargo, solo cuatro meses después de que el embalse comenzó a llenarse, el tifón Gloria azotó Taiwán, y las inundaciones resultantes arrastraron 19  millones de metros cúbicos (670  millones de pies³ ⁾ de sedimentos ^{[ 12 ]} al embalse, reduciendo su vida útil prevista en 23 años. ^{[ 13 ]} A medida que el embalse se llenaba, también inundó varios lugares históricos, incluyendo la antigua villa de verano de Chiang Kai-shek , el puente de piedra de Amuping y un santuario cercano del Dios de la Tierra. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

El riego fue el objetivo principal del embalse de Shihmen; aproximadamente 22 000 hectáreas (54 000 acres) de nuevas tierras de cultivo entraron en producción después de la construcción de la presa, lo que elevó el total a 57 000 hectáreas (140 000 acres) . La cosecha anual se duplicó con creces debido a un mayor suministro de agua para las tierras de cultivo preexistentes. Los ingresos de los agricultores individuales aumentaron en casi un 20  por ciento. ^{[ 16 ]} Se agregaron aproximadamente 27 kilómetros (17 millas) de canales al sistema de riego existente, incluido el nuevo Canal de Shihmen, lo que elevó el total a 175 kilómetros (109 millas) , y se construyó una planta de tratamiento con una capacidad de 30 000 toneladas por día para proporcionar suministro de agua municipal. ^{[ 9 ]} A pesar de la magnitud del proyecto, se estimó que el aumento en la producción agrícola alimentaría a 500 000 personas, o menos de dos años de crecimiento demográfico. ^{[ 8 ]} La importancia de la presa para el riego ha disminuido desde la década de 1990, ya que el condado de Taoyuan experimentó una urbanización significativa; mientras tanto, la demanda de agua potable más limpia ha aumentado. ^{[ 6 ]}  

El gobierno asignó 21 millones de dólares taiwaneses  para desarrollar el embalse de Shihmen como área recreativa. Se construyeron instalaciones para la navegación y aproximadamente 31 kilómetros (19 millas) de nuevas carreteras para mejorar el acceso al embalse. El embalse también se repoblaría con peces de caza y sus orillas se desarrollarían eventualmente con "templos, museos, monumentos, pagodas, hostales y residencias". ^{[ 9 ]} Tras la finalización de la presa, esta trajo prosperidad a través del turismo a esta zona rural, ayudando a diversificar su economía, que dependía exclusivamente de la agricultura. ^{[ 17 ]} Sin embargo, debido al alto costo de capital del proyecto, el retorno anual real de la inversión fue de solo el 1,5 por ciento: "Se erige como un monumento de ingeniería del que el pueblo chino puede estar orgulloso. Pero se adquirió a un costo demasiado alto en términos de decenas de millones de dólares en oportunidades de desarrollo alternativas que se dejaron escapar". ^{[ 18 ]} 

La presa de Shihmen es una presa de enrocado compactado de 133,1 metros (437 pies) de altura y 360 metros (1180 pies) de longitud, construida sobre un núcleo de hormigón de 70 metros (230 pies) de altura. ^{[ 1 ]} El cuerpo principal de la presa contiene unos 7,06 millones de metros cúbicos (9,23 millones de yd³ ⁾ de material. ^{[ 1 ]} En la cresta, la presa tiene 11,5 metros (38 pies) de ancho, con una elevación de 252,1 metros (827 pies) sobre el nivel del mar. El nivel normal del agua es de 245 metros (804 pies) , con un nivel máximo de inundación de 249,7 metros (819 pies) . ^{[ 19 ]}         

El aliviadero de hormigón se encuentra al este de la presa y está controlado por seis compuertas radiales , cada una de 10 metros (33 pies) de alto y 14 metros (46 pies) de ancho. ^{[ 19 ]} La descarga máxima de agua es de 11.400 metros cúbicos por segundo (400.000 pies cúbicos /s) . ^{[ 2 ]} También hay una obra de salida del río utilizada para descargas normales, con una capacidad de 34 metros cúbicos por segundo (1.200 pies cúbicos /s) . ^{[ 20 ]} La presa también tiene dos túneles de inundación adicionales que se completaron en 1978, para permitir una evacuación más rápida del almacenamiento del embalse antes de los tifones. Cada túnel tiene 375,4 metros (1.232 pies) de largo, 1,372 metros (4,50 pies) de diámetro, con una capacidad combinada de 2.400 metros cúbicos por segundo (85.000 pies cúbicos /s) . ^{[ 19 ]}          

La central hidroeléctrica de la presa se encuentra en la margen izquierda del río Dahan, en la base de la presa. Dos tuberías forzadas de acero de 4,57 metros (15,0 pies) de diámetro y 318,8 metros (1046 pies) de longitud cada una, alimentan de agua a dos turbinas Francis . El caudal máximo de agua a través de la central es de 137,2 metros cúbicos por segundo (4850 pies cúbicos /s) . ^{[ 20 ]} Cada generador tiene una capacidad de 45 000 kilovatios (kW), para una capacidad total de 90 000 kW. ^{[ 3 ]} La planta produce aproximadamente 200 millones de kilovatios-hora al año. ^{[ 4 ]}     

El agua embalsada detrás de la presa forma el embalse de Shihmen, uno de los embalses más grandes de Taiwán, con una longitud de 16 kilómetros (9,9 millas) y más de 800 hectáreas (2000 acres) de agua a su máxima capacidad. El embalse tenía una capacidad total original de 309 120 megalitros (250 610 acres⋅ft) , con una capacidad activa o útil de 251 780 ML (204 120 acres⋅ft) . La sedimentación redujo la capacidad total de almacenamiento a 251 880 ML (204 200 acres⋅ft) para 1997, una reducción de casi el 20 por ciento, y la capacidad activa se redujo a 233 800 ML (189 500 acres⋅ft) . ^{[ 1 ]} Según un estudio de 2017, la capacidad total se había reducido a 216.000 ML (175.000 acres⋅ft) . ^{[ 21 ]}           

El embalse de Shihmen, situado debajo de la presa principal, regula la liberación de agua al río Dahan y sirve como punto de captación para los canales de Taoyuan y Shihmen. El embalse está formado por un vertedero de 317,5 metros (1042 pies) de longitud y puede almacenar hasta 2 200 000 metros cúbicos (1800 acres⋅ft) . Las obras de captación del canal de Taoyuan tienen una capacidad de 18,6 metros cúbicos por segundo (660 pies cúbicos /s) , y el canal de Shihmen puede transportar hasta 18,4 metros cúbicos por segundo (650 pies cúbicos /s) . ^{[ 19 ]}      

El agua de la presa de Shihmen se distribuye a 28 distritos en la ciudad de Taoyuan , el condado de Hsinchu y Nuevo Taipéi , con una población combinada de aproximadamente 3,4  millones de personas y más de 36.500 hectáreas (90.000 acres) de tierras de regadío. ^{[ 11 ] [ 22 ]} Cada año, Shihmen proporciona 181,6  millones de m³ ⁽ 147.200 acres-pie) de agua para riego y usos industriales y alrededor de 127,4  millones de m³ ⁽ 103.300 acres-pie) para uso residencial en las zonas aguas abajo. Además, se mantiene una liberación mínima anual del río de 299,6  millones de m³ ^{( 242.900 acres-pie) para proporcionar un} caudal base en el curso inferior del río Dahan. Alrededor de 386,3  millones de m³ ⁽ 313.200 acres-pie) de las liberaciones mencionadas se utilizan para la generación hidroeléctrica. ^{[ 23 ]} La central eléctrica de la presa genera aproximadamente 200  millones de kilovatios-hora al año y es fundamental para satisfacer las demandas máximas de energía en la red eléctrica del norte de Taiwán. ^{[ 11 ]} La liberación de energía hidroeléctrica alcanza su punto máximo a finales de julio y agosto, debido principalmente al uso del aire acondicionado en las ciudades del norte de Taiwán. ^{[ 23 ]}

Canal de Taoyuan (Izquierda: En la ciudad de Taoyuan; Derecha: Toma de agua en la presa de Shihmen Afterbay)

Shihmen es uno de los principales embalses del sistema fluvial Tamsui , utilizado para reducir los caudales máximos durante los tifones. Las descargas de la presa se coordinan con las de la presa Feitsui, al este, para disminuir la gravedad de las inundaciones. ^{[ 24 ]} Sin embargo, la acumulación de sedimentos en el embalse ha reducido su eficacia ante grandes inundaciones. Como resultado, la frecuencia con la que la presa de Shihmen descarga agua por su aliviadero es la mayor entre los embalses de Taiwán. La frase «el embalse de Shihmen está liberando agua de inundación» se ha convertido en un eufemismo para «tienes la bragueta abierta». ^{[ 25 ]} Además, las grandes inundaciones pueden provocar que los niveles de turbidez en el embalse aumenten más de 3000 veces con respecto al promedio, lo que obliga a las autoridades a cortar el suministro de agua. ^{[ 26 ]} Este problema se ha visto agravado por el creciente porcentaje de agua de Shihmen destinada a usuarios residenciales e industriales, quienes generalmente demandan agua más clara que los usuarios agrícolas a los que Shihmen estaba originalmente destinado. ^{[ 27 ]}

La reducción de la capacidad de almacenamiento también ha afectado la capacidad de Shihmen para proporcionar agua durante las sequías. La demanda suele superar el agua almacenada en el embalse de Shihmen durante la estación seca, lo que obliga a frecuentes cortes en el suministro de agua. Durante varias semanas de 1994, la zona de servicio de la presa de Shihmen, afectada por la sequía, se vio limitada a un día de agua corriente de cada tres. ^{[ 25 ]} Esto se ha visto aún más exacerbado por el cambio climático global, que reduce la duración de la estación lluviosa en Taiwán, al tiempo que aumenta la intensidad de las precipitaciones cuando las tormentas azotan la isla. En 2015, Taiwán registró las precipitaciones invernales más bajas desde 1947, y el embalse de Shihmen cayó a un mínimo histórico del 24,5  por ciento de su capacidad, lo que obligó nuevamente al gobierno a implementar el racionamiento de agua. ^{[ 28 ]}

Entre los demás beneficios de la presa y el embalse se encuentra la recreación. Más de 160.000 turistas visitan la presa cada año, especialmente durante las crecidas. ^{[ 14 ]} El embalse, su área recreativa circundante y las ciudades son visitadas por otros 1,7  millones de personas cada año. ^{[ 29 ]} Se dice que "después de su gran inauguración al público en 1964, el embalse de Shihmen ha permanecido como uno de los principales lugares en los carteles de turismo de Taiwán". ^{[ 30 ]} La pesca recreativa y comercial en el embalse produce alrededor de 80.000 kilogramos (180.000 lb) de pescado cada año, generando un ingreso anual de NT$29,33 millones. ^{[ 30 ]}  

Se han tomado varias medidas para intentar reducir la cantidad de sedimentos que fluyen hacia el embalse de Shihmen. Debido a la construcción de cientos de presas de retención de sedimentos o presas sabo , los tramos superiores del Dahan y sus afluentes se encuentran ahora entre los sistemas fluviales más embalsados ​​de Taiwán, con al menos 123 de estas presas solo a lo largo del cauce principal. ^{[ 25 ]} Las 24 presas sabo más grandes han impedido colectivamente que unos 36  millones de metros cúbicos (29 200 acres-pie) de sedimentos lleguen al embalse de Shihmen. ^{[ 34 ]} Solo una, la presa Junghua , sigue recogiendo sedimentos, aunque su  capacidad de 16 millones de metros cúbicos (13 000 acres-pie) está casi llena. ^{[ 13 ]} Estas presas de retención de sedimentos también han fallado en varias ocasiones, lo que ha provocado que aún más escombros y limo lleguen a Shihmen. Entre estos se encontraba el colapso de la presa de Baling durante el tifón Wipha (2007) , que provocó que 10  millones de metros cúbicos (8000 acres-pie) de sedimento fueran arrastrados río abajo, destruyendo la aldea de Baling. ^{[ 35 ]} Los esfuerzos de dragado en el embalse de Shihmen también han tenido un éxito parcial. A partir de 1985, siete empresas de dragado retiraron más de 10  millones de metros cúbicos (8000 acres-pie), pero el embalse continuó llenándose de sedimento más rápido de lo que se podía excavar. La capacidad de las áreas de disposición de sedimentos se agotó en 1995. ^{[ 25 ]} Otras medidas tomadas para disminuir el flujo de sedimentos incluyen la construcción de muros de contención y la reforestación de áreas taladas.

En los últimos años, el gobierno taiwanés ha retomado la idea de construir más megapresas en el río Dahan para aumentar la capacidad de retención de agua y retener sedimentos. El embalse de Gaotai (高台水庫), cerca de la comunidad indígena de Jianshi, consistiría en una presa de 190 metros (620 pies) de altura con una capacidad de almacenamiento de 171 millones de metros cúbicos (139 000 acres-pie). Este proyecto podría construirse junto con el embalse de Bilin (比麟水庫), que desviaría parte del agua de la cuenca del Dahan hacia el río Da'an , aumentando así el suministro de agua disponible para el condado de Hsinchu . ^{[ 36 ]} Los proyectos de presas han sido duramente criticados por ser una solución costosa, pero solo marginalmente efectiva, al problema, y ​​por sus efectos en las comunidades locales. ^{[ 37 ]}  

La gran cantidad de sedimentos que fluyen hacia el embalse también ha causado niveles inusualmente altos de nutrientes, lo que lleva a la eutrofización frecuente y a la proliferación de algas en verano. Como resultado, Shihmen suele considerarse uno de los embalses con peor calidad de agua de todo Taiwán. ^{[ 25 ]} Se ha instalado un gran sistema de monitoreo de la calidad del agua, alrededor de 2005, en dos puntos del embalse de Shihmen. Llamado "Sistema de Perfilado Vertical" o "YSI 6600EDS", el sistema mide una serie de factores de calidad del agua por profundidad a intervalos de 5 metros (16 pies) . La turbidez , el contenido de clorofila , el nivel de pH y los niveles de oxígeno disuelto en el embalse se envían al operador de la presa cada tres horas. Un plan futuro para el sistema es registrar el crecimiento de algas, lo que permitirá tomar medidas para prevenir eventos de hipoxia en el agua. ^{[ 38 ]} En 2008, la Agencia de Protección Ambiental de Taiwán asignó NT$200 millones para proyectos de control de la eutrofización en los embalses de Shihmen, Feitsui, Zengwun y Kinmen . ^{[ 39 ]}  

El embalse de Shihmen (derecha) y su embalse posterior (izquierda), vistos desde la cresta de la presa de Shihmen.