Diseño de Presa de tierra

DISEÑO DE PRESAS DE TIERRA IRRIGACIÓN 2008-II

“Diseño de Presas de Tierra”

INDICE

1. INTRODUCCION2. OBJETIVOS3. GENERALIDADES4. CARACTERISTICAS DE CULTIVOS 5. ANALISIS DE OFERTA Y DEMANDA6. TRANSITO DE AVENIDAS7. DIMENSIONAMIENTO DE PRESA DE TIERRA8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES9. ANEXOS

TRABAJO ESCALONADO 2 Grupo Nº 5


1 INTRODUCCION

Para el diseño de Presas de Tierra, cuya finalidad recae en contener o almacenar agua que luego será usada tanto en regadío como para consumo masivo de los habitantes de las comunidades conectadas al sistema, debemos tener en cuenta ciertas leyes físicas y geológicas para el buen desempeño y construcción de estas. Dichas leyes que regirán este diseño se basan en la presión hidrostática, la gravedad, empujes producidos por el agua almacenada así como ciertos riesgos a tomar en cuenta en lo que se refiere a movimientos de tierra debido a sismos (los cuales son de primera importancia en la evaluación del terreno de construcción de cualquier edificación), entre otros. Las disposiciones anteriores deben cumplirse de manera tal que proporcionen a la presa la resistencia sobre las fuerzas que sobre ella serán ejercidas, la confección de esta debe a su vez proveer a la estructura impermeabilización, es decir evitar filtraciones en su haber y prevenir destrucción de la misma. Asimismo para lograr un buen diseño de la presa se debe contar con buena información de la hidrológica así como la utilización de los diversos metodos estadísticos para un adecuado control de la calidad de datos.

2 OBJETIVOS

El objetivo de este trabajo es dar a conocer los requerimientos para el diseño de una presa de tierra y brindar herramientas complementarias para el análisis de una presa como así como los software adecuados para este fin, todo esto coordinado y trabajando en equipo.

3 GENERALIDADES

DEPARTAMENTO DE PASCOUbicación

Está ubicado en la parte central del país, al este de la cordillera Occidental, con zonas andinas y de selva alta y media del río Pachitea. Su capital, la ciudad de Cerro de Pasco, con una altitud de casi 4.000 msnm, es la más alta del país. Limita al norte con Huánuco; al sur con Junín; el este, con Ucayali; y al oeste con Lima.

Superficie: 25.319 km².

Latitud sur: 9º 34´ 23".

Longitud oeste: entre meridianos 74º 36´ 32" y 76º 43´ 18".

Densidad demográfica: 10 habitantes/km² aproximadamente.

Población:. Total: 246.738 habitantes. (Hombres: 124.718. Mujeres: 122.020)

Capital del Departamento: Cerro de Pasco.

Altura de la capital: 4.338 msnm

Número de provincias: 3.


http://es.wikipedia.org/wiki/Msnm

http://es.wikipedia.org/wiki/Cerro_de_Pasco

http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Lima

http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Ucayali

http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Jun%C3%ADn

http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Hu%C3%A1nuco



http://es.wikipedia.org/wiki/Selva_amaz%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Cordillera_de_los_Andes

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cordillera_Occidental_(Per%C3%BA)&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Per%C3%BA


Número de distritos: 28.

Clima: A 4.000 msnm, el clima es frío, con 15ºC de día y menos de 0ºC por la noche. Hay lluvias de noviembre a marzo, y en las punas vientos después del medio día. La ciudad de Cerro de Pasco tiene una media anual de 4ºC, con una temperatura máxima de 10ºC y una mínima de -11ºC. En la provincia de Oxapampa el clima es tropical; en la ciudad del mismo nombre, la media anual es de 18ºC, siendo la máxima de 28ºC y la mínima de 6ºC.

Geografía

Ríos más importantes: Pozuzo, Pachitea y Mantaro.

Abras: Anamaray (a 4.900 msnm) y Jaraopa (a 4.800 msnm) en Daniel A. Carrión; San Antonio (a 4.800 msnm) en Pasco.

Lagunas: Acucocha, Pumrum, Alcacocha, Shegue y Huaroncocha.

Economía

Está sustentada en la minería, principalmente en la extracción del cobre y otros minerales, a tajo abierto, en razón de la abundancia de minerales de baja ley. En los valles de Oxapampa y Pichis-Palcazú se cultiva arroz, maíz amarillo duro, frijol, yuca, plátano, naranja, papaya, cacao. Villa Rica es la capital del café en el Perú. En esta zona se ha desarrollado muy bien la ganadería vacuna y la apicultura. Hay pequeñas empresas productoras de quesos y miel.

Cuenta con las centrales hidroeléctricas de Yaupi y Paucartambo, las que aprovechan las aguas del río Paucartambo, y la minicentral de Oxapampa, que usa las aguas del río Chorobamba, todas las cuales atienden la demanda de energía de las ciudades de Oxapampa, Villa Rica y Pasco. En la actualidad prosigue la construcción de la central hidroeléctrica de Yuncán, la que tendrá, más o menos, una capacidad de generación de 125 megawatts, utilizando las aguas del río Paucartambo.


http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Miel

http://es.wikipedia.org/wiki/Queso

http://es.wikipedia.org/wiki/Apicultura

http://es.wikipedia.org/wiki/Vaca

http://es.wikipedia.org/wiki/Ganader%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Coffea

http://es.wikipedia.org/wiki/Cacao

http://es.wikipedia.org/wiki/Papaya

http://es.wikipedia.org/wiki/Naranja_(fruto)

http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1tano

http://es.wikipedia.org/wiki/Yuca

http://es.wikipedia.org/wiki/Frijol

http://es.wikipedia.org/wiki/Ma%C3%ADz

http://es.wikipedia.org/wiki/Arroz

http://es.wikipedia.org/wiki/Cobre

http://es.wikipedia.org/wiki/Msnm


DEPARTAMENTO DE JUNÍN

Geografía

Se encuentra ubicado en la zona central de los andes peruanos. Por su situación geográfica tiene zonas de pendientes levadizos y punas concentradas. Su clima en la sierra es frío y seco, con marcadas diferencias de temperatura entre el día y la noche, siendo la época de lluvia entre noviembre y abril.

Latitud sur: 10º 41´ 55".

Longitud oeste: entre meridianos 75º 1´ 8" y 76º 31´ 8".

Clima: es el departamento dotado de todos los climas y riquezas, aunque en general, su clima es templado. Su temperatura promedio es de 11 ºC. En Tarma, la época lluviosa va de octubre a abril. La zona de selva, San Ramón y La Merced, tiene clima tropical con lluvias intensas de noviembre a marzo.

Laguna más importante: Junin.

Ríos más importantes: Mantaro, Ene, Tambo, Chanchamayo y Satipo.

Nevados: Tunsho (5.730 msnm), Antachape (5.700 msnm), Sullcón (5.650 msnm) y

Huaytapallana (5.557 msnm).

Abras: Negro Bueno (a 4.630 msnm) en Concepción; Acopalca (a 4.600 msm) en Huancayo; La Cumbe (a 4.350 msnm) en yauli.

Economía

Los suelos agrícolas del valle del Mantaro son sumamente productivos (papa, maíz, habas). En ellos se cría ganado vacuno y lana y al mismo tiempo, se desarrolla una

serie de industrias locales de tejidos, derivados lácteos y artesanía. En el valle de

Chanchamayo se produce café, frutales y maderas de excelente calidad. En La Merced

se cultiva uña de gato de importancia médica a nivel mundial. Además, se cosechan

muy buenos cítricos, paltas y muchos otros frutales. Por otro lado, en La Oroya está la fundición de minerales más grande del Perú. La región cuenta con las centrales hidroeléctricas de La Oroya y Malpaso, ambas utilizando las aguas del río Mantaro.


http://es.wikipedia.org/wiki/Palta

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%ADtrico

http://es.wikipedia.org/wiki/U%C3%B1a_de_gato

http://es.wikipedia.org/wiki/Madera

http://es.wikipedia.org/wiki/Frutal

http://es.wikipedia.org/wiki/Caf%C3%A9

http://es.wikipedia.org/wiki/Leche

http://es.wikipedia.org/wiki/Vaca

http://es.wikipedia.org/wiki/Haba

http://es.wikipedia.org/wiki/Ma%C3%ADz

http://es.wikipedia.org/wiki/Papa_(tub%C3%A9rculo)

http://es.wikipedia.org/wiki/Valle_del_Mantaro

http://es.wikipedia.org/wiki/Agricultura

http://es.wikipedia.org/wiki/Nevado_de_Huaytapallana

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nevado_de_Sullc%C3%B3n&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nevado_de_Antachape&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nevado_de_Tunsho&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%ADo_Satipo&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%ADo_Chanchamayo&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Tambo

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Ene

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Mantaro

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Laguna_chinchaycocha&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Clima


4 CARACTERISTICAS DE CULTIVOS

Palta Haba Seca Frijol de Palo

Canola Arveja

Papa Durazno

Resumen de las características de los cultivos

Cultivos PrincipalesCosto de

Produccion (Soles/ha)

Rendimiento (Tn/ha)

Costo/Tn

Promedios Modulo de Riego (m3/ha)

SiembraAltitud donde

crece (m.s.n.m)

Haba Grano Seco 3500 4 875.0 5500 Ago-Set 2500-3700

Frijol de Palo 1800 1.22 1475.4 5500 Feb-Mar COSTA

Frijol de Grano Seco 3350 2 1675.0 5000Todo el

Año hasta 3000

Arveja 2520 1.4 1800.0 7000Todo el

Año 1600- 3000

Cultivos Alternativos

Canola 1615 3.5 461.4 Set-Nov 4000

Durazno 2230 30 74.3 3500 hasta 3000

Papa Procesada 5514 12 459.5 10000 300-4000

Palta 7800 3 2600.0 6000Todo el

Año 800-3000

CULTIVOS SELECCIONADOS

Cultivos Seleccionados

Promedios Modulo de riego (m3/ha)

SiembraÁre

a (Ha)

Frecuencia de Riego

Promedio(dias)

Q requeridos (m3/s)

Volumen Requerido (MMC)

Volumen Demanda Cultivo

(MMC)

Haba Grano Seco 5500 Ago-Nov 30 20 0.024 0.0 0.06

Durazno 3500 Ago-Dic 110 20 0.045 0.1 0.11



Papa Procesada 10000 Ene-Junio100

0 20 0.965 1.7 2.38

Arveja 7000 Feb.Mar175

6 20 3.557 6.1 8.78Área Total

2896

Eficiencia 70%

Área Máxima= 2896 Ha

Al no encontrar mas datos para hacer un análisis de uso consuntivo de los cultivos hemos empleado la formula (a) para hallar el volumen de la demanda en MMC de los cultivos.

………(a)

Mes DiasVol Haba

Grano Seco (MMC)

Vol Durazno (MMC)

Vol Papa Procesada

(MMC)Arveja (MMC) Total

ENE 31 0 0 7.14 0 7.14

FEB 29 0 0 2.38 8.78 11.16

MAR 31 0 0 2.38 8.78 11.16

ABR 30 0 0 2.38 0 2.38

MAY 31 0 0 2.38 0 2.38

JUN 30 0 0 2.38 0 2.38

JUL 31 0 0 0 0 0.00

AGO 31 0 0 0 0 0.17

SET 30 0 0 0 0 0.17

OCT 31 0 0 0 0 0.17

NOV 30 0 0 0 0 0.17

DIC 31 0 0 0 0 0.11

5 ANALISIS DE OFERTA Y DEMANDA

AÑO

ENE. FEB. MAR.

ABR.

MAY.

JUN. JUL. AGO. SET. OCT.

NOV. DIC. X2 X3

196 0.5 3.1 2.59 4.4 0.8 0.4 0.3 0.2 0.2 0.7 0.6 3.0 1.4



9197

0 5.0 3.3 3.1 4.0 1.8 0.6 0.5 0.3 0.8 0.8 0.5 2.3 1.9 1.7197

1 3.2 5.4 5.9 2.9 0.5 0.3 0.2 0.3 0.2 0.6 0.3 2.6 1.9 1.9197

2 3.8 3.2 9.53 4.6 0.8 0.4 0.3 0.2 0.2 0.3 0.3 1.1 2.1 2.0197

3 5.91 7.45 10.03 5.7 1.8 0.6 0.4 0.2 0.5 1.6 1.5 3.4 3.3 2.7197

4 5.3 6.85 5.7 3.0 0.9 0.4 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3 0.5 2.0 2.6197

5 3.7 3.12 8.13 1.4 1.6 0.8 0.3 0.3 0.4 0.5 0.4 0.7 1.8 1.9197

6 4.5 6.92 5.22 1.9 0.6 0.4 0.2 0.2 0.2 0.1 0.2 0.2 1.7 1.8197

7 1.7 5.95 4.75 1.7 1.2 0.3 0.2 0.1 0.1 0.1 2.4 3.2 1.8 1.8197

8 2.8 10.38 5.97 1.3 0.6 0.2 0.2 0.2 0.4 0.2 1.5 1.3 2.1 1.9197

9 0.5 2.32 12.63 6.6 1.0 0.1 0.2 0.1 0.3 0.5 0.5 3.2 2.3 2.2198

0 12.5 6.35 8.93 6.5 1.1 0.1 1.1 0.8 0.4 0.4 1.8 4.9 3.7 3.0198

1 7.2 12.72 11.73 7.3 2.0 0.4 0.3 0.3 0.3 0.6 0.9 2.1 3.8 3.8

Los años críticos corresponden a 1976,1977, 1978

BALANCE DE MASAS HIDRICAS

La simulación es continua, lineal y los procesos de cálculo se realizan en forma secuencial y siempre hacia adelante.

Supuestos del Proceso:Los supuestos sobre los procesos más importantes que ocurren dentro del sistema, son los siguientes:

El área del espejo de agua correspondiente al volumen almacenado es un promedio para el mes, aunque en realidad el espejo varía día a día durante el mes, valor que influyen en el cálculo de los volúmenes de evaporación, precipitación e infiltración, pero debido a la menor magnitud de ellos, tienen poca importancia en el estudio de operación.

No se ha considerado pérdidas por evaporación e infiltración en ríos, pero como se tiene los aforos en los puntos de interés se supone que estos valores ya capturaron estas pérdidas.

Los volúmenes de escurrimiento mensual utilizados en las simulación de operación para los distintos puntos de interés, corresponden a los valores de la serie futura sintética predecida estocásticamente, asumiendo un nivel de confiabilidad limitado.

La ecuación utilizada es la de Balance de Masas Hídricas, que plantea que los volúmenes de entrada al embalse son iguales a los de salida. Para las variables consideradas tenemos, que el volumen de almacenamiento mensual en MMC es :



Se tiene en cuenta el caudal ecológico y los requerimientos de riego

Procedimiento: Determinar los caudales y precipitaciones sintéticas que ofertan el recurso

hídrico al embalse, para todo el período de simulación. Determinar la evaporación e infiltración promedio mensual en el embalse Establecer la condición inicial de la simulación (volumen de almacenamiento

del embalse y su respectiva área del espejo de agua al inicio de la simulación). Determinar la demanda directa al embalse Condoroma para todo el período de

simulación Luego, se procede a calcular el área del espejo del agua en el embalse para el

mes interpolando de la Curva Área – Elevación - Volumen determinada para el embalse

Se procede a calcular el volumen de almacenamiento del embalse, para lo cual se considera el área del espejo de agua del embalse del mes anterior para una primera iteración y un promedio de área mensual para una segunda iteración.

Si el volumen calculado supera al límite superior de operación, se procede iterativamente a establecer un valor de descarga que permita tener el volumen de espera para el control de avenidas en el embalse. Este valor de descarga depende del pronóstico de los caudales de entrada al embalse y de la tendencia de la curva de operación del embalse.

Se ha utilizado los datos para el año 1976

OFERTA DEMANDA A B A-BA-B ac

MesDias

Qrio (m3/s

)

Precipitacion (mm)*

Qe (m3/s

)

Qreq (m3/s

)

Evaporacion (mm)**

Vol Cultiv

o (MMC

)

V. Ofert

a (MMC

)

V. Demanda (MMC)

ENE

. 31 4.5 128.90 0.1 1 79.85 7.14 12.00 10.09 1.91 1.91

FEB. 29 6.92 137.40 0.1 1 77.33 11.16 17.54 14.03 3.51 5.42MAR

. 31 5.22 125.40 0.1 1 57.54 11.16 14.17 14.19-

0.02 5.40ABR

. 30 1.9 65.50 0.1 1 73.12 2.38 5.03 5.32-

0.29 5.11MAY

. 31 0.6 36.20 0.1 1 79.29 2.38 1.55 5.39-

3.83 1.27JUN

. 30 0.4 14.00 0.1 0 77.49 2.38 1.04 2.68-

1.64 -0.36

JUL. 31 0.2 9.10 0.1 0 90.41 0.00 0.57 0.30 0.26 -0.10AGO

. 31 0.2 20.60 0.1 0 100.21 0.17 0.43 0.46-

0.03 -0.13

SET. 30 0.2 53.00 0.1 0 86.85 0.17 0.58 0.45 0.13 0.00OCT 31 0.1 78.30 0.1 0 89.63 0.17 0.40 0.46 - -0.06



. 0.06NOV

. 30 0.2 89.10 0.1 0 90.22 0.17 0.54 0.45 0.09 0.03

DIC. 31 0.2 113.20 0.1 1 89.63 0.11 0.68 3.08-

2.41 -2.38

INTERPOLANDO

Vol Area (Ha)A

Mensual ENE. 12.00 129.486 0FEB. 17.34 158.426 144.0MAR. 13.98 140.216 149.3ABR. 4.95 95.148 117.7MAY. 1.53 59.436 77.3JUN. 1.04 46.813 53.1JUL. 0.56 29.24 38.0AGO. 0.43 24.481 26.9SET. 0.57 29.606 27.0OCT. 0.37 21.601 25.6NOV. 0.52 27.775 24.7DIC. 0.64 32.169 30.0

OFERTA VS DEMANDA

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

EN

E.

FE

B.

MA

R.

AB

R.

MA

Y.

JUN

.

JUL

.

AG

O.

SE

T.

OC

T.

NO

V.

DIC

.

Meses

Vo

lum

en

(M

MC

)

Vol Oferta (MMC)

Vol Demanda (MMC)

Volumen Útil = 5.42 – (-2.38) = 7.80 MMCVolumen Muerto = 7.80/3 = 2.60 MMCVolumen Total = 7.80 + 2.60 = 10.40 MMC



Calculo de Almacenamiento Área para un Embalse

Altura (m) Area (m2) Volumen (m3) Volumen (MMC) VA(MMC) AREA (HA)

4463 7329.039 0 0.000 0.000 0.73

4464 26550.117 15942.9 0.016 0.016 2.66

4465 59875.308 42098.8 0.042 0.058 5.99

4466 102864.468 80406.4 0.080 0.138 10.29

4467 177045.588 138286.9 0.138 0.277 17.70

4468 269713.974 221760.4 0.222 0.498 26.97

4470 570969.711 822073.4 0.822 1.321 57.10

4471 638484.512 604412.8 0.604 1.925 63.85

4472 719765.986 678719.5 0.679 2.604 71.98

4473 780262.878 749811.0 0.750 3.354 78.03

4474 831201.123 805597.8 0.806 4.159 83.12

4475 967903.400 898685.4 0.899 5.058 96.79

4476 997297.700 982563.9 0.983 6.040 99.73

4477 1026692.360 1011959.5 1.012 7.052 102.67

4480 1208223.918 3348682.1 3.349 10.401 120.82

Área Total (m2)= 8384180.08

Volumen Total ( m3 )= 10.40 MMC

El volumen se halla con la fórmula:

Gráfico Altura-Volumen



y = 0.0014x4 - 0.0416x3 + 0.4222x2 - 0.4564x + 4463.3

4450

4455

4460

4465

4470

4475

4480

4485

0.0

0.1

0.3

1.3

2.6

4.2

6.0

10.4

VOLUMEN ( MMC )

AL

TU

RA

( M

)

VOLUMEN-ALTURA

Polinómica(VOLUMEN-ALTURA)

Grafico Altura-Área

4450

4455

4460

4465

4470

4475

4480

4485

0.7

6.0

17.7

57.1

72.0

83.1

99.7

120.

8

AREA ( HA )

AL

TU

RA

( M

)

ALTURA-AREA

Ecuacion

Del Grafico Altura-Volumen se obtiene que para el volumen de 10.40 MMC le corresponde la altura de 4473 msnm

NAMO= 4473FONDO= 4463 Hpresa= 10 m

DETERMINACIÓN DE LAS CURVAS I-D-F

La confección de estas curvas deben ser realizadas en base a la información extraída desde fajas pluviográficas. Sin embargo esta situación rara vez es posible habida cuenta del escaso equipamiento hidrometeorológico con la que cuentan las cuencas en general en nuestro país. Por este motivo lo más frecuente es contar solo con datos totales de lluvias medidos cada 24 hrs. los cuales deben ser sometidos a un



tratamiento que permita conocer su distribución temporal, es decir un algoritmo de desagregación de los datos globales en incrementales.

El procedimiento para elaborar la familia de curvas I-D-F es el siguiente:

1. Obtener en los registros históricos de la precipitación máxima registrada en veinticuatro (24) horas en la estación meteorológica representativa de la zona del proyecto. Si la estación no cuenta con dichos registros, se obtendrán los registros históricos de la precipitación diaria medidos en la estación meteorológica representativa de la zona del proyecto procediéndose con los siguientes pasos.

2. Identificar, para cada año de la serie histórica, el valor máximo de precipitación registrado en veinticuatro (24) horas. Es decir, establecer el valor de la precipitación del día más lluvioso de dicho año (P máx 24h) mm.

3. Calcular la intensidad de la lluvia para diferentes duraciones de aguacero y para cada año de la serie histórica. Generalmente se utilizan duraciones de aguacero de 5, 10, 15, 20, 25 y 30 minutos. Se aplica la fórmula propuesta por Grunsky, organizando los datos como se presentan en la Tabla 6.1 correspondiente a la estación meteorológica del aeropuerto Guillermo León Valencia que se ha tomado a manera de ejemplo. La formula de Grunsky es:

4. Ajustar la intensidad de la lluvia calculada en el paso anterior, involucrando el período de retorno. Generalmente se utilizan períodos de retorno de 3, 5, 10, 15 y 20 años. Se utiliza la fórmula propuesta por Gumbel:

Cálculo de la intensidad histórica para diferentes duraciones de la lluvia

Año P máx 24 hr (mm) i24 (mm/hr)

Intensidades Históricas (mm/hr )Duración de la lluvia, en minutos



5 10 15 20 25 30

1969 17.8 0.74 12.59 8.9 7.2668 6.293 5.629 5.1384

1970 26.2 1.09 18.53 13.1 10.696 9.263 8.285 7.5633

1971 33.1 1.38 23.41 16.55 13.513 11.7 10.47 9.5551

1972 20.2 0.84 14.28 10.1 8.2466 7.142 6.388 5.8312

1973 25.6 1.07 18.1 12.8 10.451 9.051 8.095 7.3901

1974 22.6 0.94 15.98 11.3 9.2264 7.99 7.147 6.5241

1975 33.8 1.41 23.9 16.9 13.799 11.95 10.69 9.7572

1976 27.2 1.13 19.23 13.6 11.104 9.617 8.601 7.852

1977 40.5 1.69 28.64 20.25 16.534 14.32 12.81 11.691

1978 35 1.46 24.75 17.5 14.289 12.37 11.07 10.104

1979 27.8 1.16 19.66 13.9 11.349 9.829 8.791 8.0252

1980 28.8 1.20 20.36 14.4 11.758 10.18 9.107 8.3138

1981 24.8 1.03 17.54 12.4 10.125 8.768 7.842 7.1591

1982 45.6 1.90 32.24 22.8 18.616 16.12 14.42 13.164

PROMEDIO 20.66 14.61 11.93 10.33 9.24 8.43

DESVIACION ESTANDAR

5.44 3.84 3.14 2.72 2.43 2.22

c 4.24 3.00 2.45 2.12 1.90 1.73a -18.21 -12.88 -10.51 -9.11 -8.14 -7.43

Cálculo de la Intensidad según la duración de la lluvia y el periodo de retorno

TR (años )

Duración de la lluvia, en minutos5 10 15 20 25 30

5 24.57 17.37 14.19 12.29 10.99 10.03

25 31.78 22.47 18.35 15.89 14.21 12.97

50 34.76 24.58 20.07 17.38 15.54 14.19

75 36.49 25.80 21.07 18.25 16.32 14.90

100 37.72 26.67 21.78 18.86 16.87 15.40

Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia

6 TRANSITO DE AVENIDAS UTILIZANDO HEC-HMS

Área cuenca=1.40 km2

L=2693 mS=0.011 Tc=48 min

N=78 N’=1.15*78=90

Análisis para un TR = 5años

Utilizando los datos de las curvas I-D-F para cada tiempo de retorno hallamos el NAME



Sin Considerar Aliviadero

Tr NAME5 4475.3

10 4477.3100 4479.0

Considerando Aliviadero

Ancho de Cresta=15C=2.5Elevación de la cresta= 4475

Tr NAME5 4475.4

10 4475.4100 4476.3

Nota se adjunta los archivos trabajados en el HEC-HMS y las tablas en Excel empleadas para este trabajo



7 DISEÑO DE PRESA DE TIERRA

Son volúmenes de agua retenidos en un vaso topográfico natural o artificial gracias a la realización de obras hidráulicas.

ClasificaciónLa clasificación de los embalses se puede hacer según su función y según su tamaño, de la siguiente manera:

1) Según su función

1.1 Embalses de acumulación: retienen excesos de agua en períodos de alto escurrimiento para ser usados en épocas de sequía.

1.2 Embalses de distribución: no producen grandes almacenamientos pero facilitan regularizar el funcionamiento de sistemas de suministro de agua, plantas de tratamiento o estaciones de bombeo.

1.3 Pondajes: pequeños almacenamientos para suplir consumos locales o demandas pico.

2) Según su tamañoLa clasificación de los embalses de acuerdo al tamaño se hace más por razones de tipoestadístico que por interés desde el punto de vista técnico.2.1 Embalses gigantes V> 100,000 Mm32.2 Embalses muy grandes 100,000 Mm3 > V > 10,000 Mm32.3 Embalses grandes 10,000 Mm3 > V > 1,000 Mm32.4 Embalses medianos 1,000 Mm3 > V > 1 Mm32.5 Embalses pequeños o pondajes V< 1 Mm3V : volumen del embalse Mm3 : millones de metros cúbicos

Ventajas de los embalses· Mejoramiento en el suministro de agua a núcleos urbanos en épocas de sequía.· Aumento de las posibilidades y superficie de riegos.· Desarrollo de la industria pesquera.· Incremento de las posibilidades de recreación.· Mantenimiento de reservas de agua para diferentes usos.· Incremento de vías navegables y disminución de distancias para navegación.· Control de crecientes de los ríos y daños causados por inundaciones.· Mejoramiento de condiciones ambientales y paisajísticas.

Desventajas de los embalses· Pérdidas en la actividad agroindustrial por inundación de zonas con alto índice de desarrollo.· Cambios en la ecología de la zona.· Traslado de asentamientos humanos siempre difíciles y costosos.· Inestabilidad en los taludes.· Posible incremento de la actividad sísmica, especialmente durante el llenado de embalses muy grandes.



Consideraciones para la selección del sitio del embalse

El vaso natural debe tener una adecuada capacidad, la que es definida por la topografía. Se debe buscar obtener la mayor relación entre agua almacenada a volumen de presa, ojalá mayor que diez para pequeños proyectos. La siguiente tabla incluye ejemplos de embalses muy conocidos a nivel nacional y mundial.

Tabla 1.1. Relaciones agua almacenada a volumen de presa. Recuento Profesional de Ingetec de 1982. Water Power and Dam Construction. 1990.

La geología del lugar debe analizarse desde el punto de vista de la filtración del lecho del embalse estudiando fallas, contactos y fisuras. Las filtraciones ocasionan no solamente pérdidas de agua, sino también ascenso del nivel freático dando lugar a cambios en las condiciones de los suelos adyacentes. Las mejores condiciones para un embalse las dan suelos arcillosos o suelos formados por rocas sanas, y las peores los suelos limo-arenosos. Si las filtraciones son muy grandes, casi seguro que el vaso topográfico natural no es factible para el almacenamiento. Si resulta económico, se puede impermeabilizar el vaso, lo que sobre todo es factible en el caso de pondajes.

La estabilidad de los taludes del embalse debe ser analizada, puesto que cuando el embalse está lleno no se presentan serios problemas, pero éstos surgen al ocurrir descensos en los niveles del agua y especialmente si son súbitos.



Es necesario hacer el avalúo de los terrenos a inundar. El costo de compra de los terrenos no debe ser excesivo. El área del embalse no debe tener en lo posible vías importantes ni edificaciones de relocalización costosa.

La calidad del agua embalsada es importante y debe ser satisfactoria para el uso proyectado.

Los aportes de agua de la cuenca hidrográfica deben ser suficientes durante los períodos de lluvia para llenar el embalse y poder suplir la demanda durante épocas de sequía; en otro caso, hay que estudiar la posibilidad de trasvases.

El impacto ambiental y social tanto aguas arriba como aguas abajo debe considerarse y evaluarse.

La limpieza de la zona del embalse puede resultar costosa y debe considerarse a favor o en contra de un proyecto. Materias flotantes, árboles, y otros desechos pueden ser causa de problemas en el funcionamiento de las obras y en la explotación del embalse. La hoya hidrográfica debe presentar pocos síntomas de erosión.

Se busca que en la vecindad haya materiales para la construcción de la presa y obras anexas.

Tipos de presas de tierra



Niveles característicos Nivel de embalse muerto (NME): es el nivel mínimo de agua en el embalse.

Delimita superiormente el volumen muerto del embalse el cuál debe exceder en capacidad al volumen de sedimentos calculado durante la vida útil con el fin de que el embalse los pueda contener. Su determinación es muy compleja, sobre todo si el embalse es de propósito múltiple (caso en que debe tenerse en cuenta la carga de agua sobre las turbinas, condiciones de navegación aguas arriba, altura de comando sobre las tierras de riego, etc.).

Nivel mínimo de operación del embalse (NMOE ): delimita superiormente el volumen generado por la altura mínima del agua necesaria para el correcto funcionamiento de toma de agua la que se sitúa por encima de NME.

Nivel normal del agua (NNE): delimita superiormente al volumen útil del embalse, que es el que se aprovecha y gasta en función de diferentes propósitos: energía, irrigación, suministro de agua, etc. Para su ubicación se tienen en cuenta los siguientes aspectos: aportes de la cuenca, demanda de agua, pérdidas por infiltración y evaporación.

Nivel forzado de agua (NFE): se presenta temporalmente durante la creciente de los ríos dando lugar al volumen forzado del embalse, el cual puede ser usado en algunos casos, pero por lo general es evacuado rápidamente por medio del vertedor de demasías o rebosadero o aliviadero.

En condiciones normales ocurre oscilación del nivel del agua entre el NNE y el NMOE.Volumen total del embalse = volumen muerto + volumen de operación + volumen útil +volumen forzado.



Nivel de la Corona de la Presa.Es el nivel en la cortina al cual queda el coronamiento de la presa, el que nunca debe ser rebasado por el agua.

N.Corona = N.A.M.E. + L.B

b) Altura máxima de la cortina.

c) Hmáx. = HNAN + Hv + L.B. Donde: Hmáx. = altura máxima de la cortina (desnivel entre la corona y la menor cota del cauce en la zona de la cimentación), en mHNAN = altura del N.AS.N. (Desnivel entre la cota del vertedor -descarga libre- y la menor cota del cauce en la zona de la cimentación), en mHv = carga del vertedor, en mL.B. = libre Bordo, en m = f (marea del viento oleaje del viento, pendiente y características del paramento mojado, factor de seguridad, etc.).



Aporte de sedimentos al embalse

El aporte de sedimentos a un embalse tiene gran influencia sobre la factibilidad técnica y económica y sobre la operación de proyectos de recursos hídricos. Los sedimentos ocasionan no solamente reducción de la capacidad de almacenamiento sino que también pueden llegar a ocasionar problemas en el funcionamiento de tomas y descargas de agua. La evaluación precisa de esta influencia se hace difícil porque normalmente existen limitaciones significativas en la información básica disponible.Sedimentos son todas aquellas partículas que una corriente lleva por deslizamiento, rodamiento, o saltación, ya sea en suspensión o sobre el fondo del lecho. Los sedimentos tienen su origen en el lecho, en las laderas del río y en la cuenca hidrográfica. Tres clases de materiales se distinguen en un cauce natural considerando únicamente la resistencia que ofrecen a ser transportados poruna corriente: materiales no cohesivos o granulares, materiales cohesivos y rocas.



Pre-Dimensionamiento de las características Geométricas de la Presa

De los cálculos obtenidos (sección máxima de la presa)

Asumo que la roca se encuentra a 3 metros de la base

Línea de excavación máxima : 4460 m.s.n.m

Cota del terreno : 4463 m.s.n.m

Profundidad de Dentellòn : d= 3 m

NAMO : 4473 m.s.n.m

NAME : 4475 m.s.n.m

Altura de ola por viento : Formula empírica de STEVENSON

H0 = 0.76 + 0.34(F)1/2 – 0.26(F)1/4 .....(m)

Donde : F: fetch en Km

F = 1.52 km

H0 = 0.76 + 0.34(1.52)1/2 – 0.26(1.52)1/4

H0 = 0.89 mNota: para nuestro pre dimensionamiento no hemos considerado la altura de ola por sismo.

Borde libre mínimo, procedimiento combinado de Knapen:Bl (min) = 0.75H0 + (Vg)2/2g

Donde: H0 : altura de la ola según stevenson

Vg (m/s) : velocidad ola según Gaillard = 1.52 + 2 H0

Vg= 3.3 m/s

Bl (min) = 1.22 m

Siendo conservadores para asimilar la ocurrencia de mayors olas debido a sismo tomamos como Bl = 2 m

Altura de Presa : (H)H= cota de la corona – cota de excavación máxima

H= 4477 – 4460 = 17 m

Ancho de Dentellòn : ( w ) W = h – d

Donde :

w : ancho del fondo de la zanja del dentellon.

h : carga hidráulica arriba de la superficie del terreno.



d : profundidad de la zanja del dentellòn debajo de la superfice del terreno

h = NAME – Cota del Terreno = 12 m

w = h - d

w = 12 – 3 = 9 m

para un estrato por debajo de la superficie de terreno de la presa se recomienda un ancho mayor de 3m por lo tanto

Ancho de corona

z : altura de la presa en pies arriba del punto más bajo en el cause de la corriente

Ac = Z + 10 ….. (pies) z= 14 m = 45.93 ft

5

Ac = 19.19 ft = 5.85 m≥13 ft… ok

Otra formula usada por la normativa española

Ac = 3+ 1.5( H -15) 1/3

Ac = 4.89 m

Usamos un ancho de corona Ac = 6m .

Taludes Recomendados

Aguas arriba 2.5 H : 1 V

Núcleo 1 H : 1 V

Aguas Abajo 2 H : 1 V

Dentellòn (zanja) 1 H : 1 V



Sección de presa

VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD

Con el software SLIDE se compraba la estabilidad de los taludes asumidos inicialmente.

Material (kn/m3) c

Material A 14.8 43º 0

Material B 15.7 30º 20

Material C 22.0 31º 150

Material D 18.9 24º 0

Material E --- 35º 0

Material F --- 30º 20



8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La calidad de la información es vital para realizar los cálculos en el diseño de la presa de tierra, ya que de no ser así se realizará un diseño de presa que no se ajuste a las necesidades y alcance los fines para los que fue destinada su construcción.

El área a cultivar y la elección de los cultivos estará en función a la cantidad de agua que podrá almacenar la Presa que en nuestro caso toma 10.40 MMC y como área de cultivo máxima a irrigar es de 2896 Ha.

La utilización de los software facilitan los cálculos para el diseño, pero se debe tener especial cuidado en la interpretación de los resultados y el criterio adecuado para discernir si los resultados ofrecidos son correctos, esto estará basado en un dominio de los conceptos y fundamentos en los que se basa el software.Un conocimiento de los algoritmos utilizados seria muy conveniente conocerlo.


Diseño de Presa de tierra

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