Diseño de Presas

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1.- INTRODUCION 2.- IDENTIFICACION DEL SITIO DE LA PRESA 3.- CALCULO DE LA CUENCA Se delimita la cuenca a partir de la boquilla; se puede hacer uso de la carta nacional o hacer el levantamiento topografico 4.- LEVANTANTAMIENTO DEL VASO DEL VASO Y SITIO DE LA PRESA LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DEL VASO Plano del vaso regulador (Esc: 1:1000 a 1:5000). Curvas de nivel cada 1 m Plano de la boquilla de la presa (Esc: 1:200 a 1:500). Curvas de nivel cada 0.50 m Curva de la relacion altura volumen de vaso LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DEL SITIO DE LA PRESA Plano de la cuenca hidrografica (Esc: 1:20,000 a 1: 50,000). Curvas de nivel cada 25 m 5.- ESTUDIOS GEOLOGICOS Geologia general de la cuenca y del vaso geologia detallada del vaso para determinar fallas, deslizamientos, filtracione, etc. Geotecnia de la boquilla. Geotecnia de banco de prestamos y agregados. Pruebas de permeabilidad 6.- CALCULO DE LA CURVA ALTURA - VOLUMEN Y ALTURA - AREA La curva altura - volumen da un volumen del vaso para una altura determinada de presa, de la misma forma la curva altura - area nos da el area del posible espejo de agua (embalse) a diversas elevaciones Donde: V100 : Volumen en la cota 100 V100 : Area encerrada por la curva de nivel de cota 100 V101 : Area encerrada por la curva de nivel de cota 101 Δh : Diferencia entre las cotas de A100 y A101 En lo sucesivo se podra usar la siguiente relacion generica 7.- ESTIMACION DEL VOLUMEN ESCURRIDO MEDIO ANUAL La estimacion del volumen escurrido se presenta en forma directa e indirecta. Directo: Basado en la observacion de la serie historica de caudales obtenidos en las estacions de aforo del rio en donde a mayor longitud de registro, se obtendran mejores resultados. Indirecto: Muy util en cuencas pequeñas en donde no se tiene estaciones de aforo y por consiguiente de V 101 =V 100 + ( A 100 + A 101 ) 2 Δh V i = V i1 + ( A i +A i1 ) 2 ( h i +h i 1 )

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DISEÑO DE PRESAS DE TIERRA UNCP - CIVIL

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INFORMACION BASICA1.-INTRODUCION2.-IDENTIFICACION DEL SITIO DE LA PRESA3.-CALCULO DE LA CUENCASe delimita la cuenca a partir de la boquilla; se puede hacer uso de la carta nacional o hacer ellevantamiento topografico4.-LEVANTANTAMIENTO DEL VASO DEL VASO Y SITIO DE LA PRESALEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DEL VASOPlano del vaso regulador (Esc: 1:1000 a 1:5000). Curvas de nivel cada 1 mPlano de la boquilla de la presa (Esc: 1:200 a 1:500). Curvas de nivel cada 0.50 mCurva de la relacion altura volumen de vasoLEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DEL SITIO DE LA PRESAPlano de la cuenca hidrografica (Esc: 1:20,000 a 1: 50,000). Curvas de nivel cada 25 m5.-ESTUDIOS GEOLOGICOSGeologia general de la cuenca y del vasogeologia detallada del vaso para determinar fallas, deslizamientos, filtracione, etc.Geotecnia de la boquilla.Geotecnia de banco de prestamos y agregados.Pruebas de permeabilidad6.-CALCULO DE LA CURVA ALTURA - VOLUMEN Y ALTURA - AREALa curva altura - volumen da un volumen del vaso para una altura determinada de presa,de la misma forma la curva altura - area nos da el area del posible espejo de agua (embalse)a diversas elevacionesDonde:V100 :Volumen en la cota 100V100 :Area encerrada por la curva de nivel de cota 100V101 :Area encerrada por la curva de nivel de cota 101h :Diferencia entre las cotas de A100 y A101En lo sucesivo se podra usar la siguiente relacion generica7.-ESTIMACION DEL VOLUMEN ESCURRIDO MEDIO ANUALLa estimacion del volumen escurrido se presenta en forma directa e indirecta.Directo:Basado en la observacion de la serie historica de caudales obtenidos en las estacions de aforodel rio en donde a mayor longitud de registro, se obtendran mejores resultados.Indirecto:Muy util en cuencas pequeas en donde no se tiene estaciones de aforo y por consiguiente decarece de datos; esta basado en tres factors: a intensiad de la precipitacion, el area de la cuencay el coeficiente de escurrimiento.Donde:Vm : Volumen medio anual escurrido en m3.Pm : Precipitacion media anual en metros.C: Coeficiente de escurrimiento.A: Area e la cuenca de captacion en m28.-ESTIMACION DE CAUDALES MAXIMOSLa determinacion del caudal maximo se realiza por el metodo: Seccion - pendienteSe hace uso de la ecuacion de Manning:Metodos Estadisticos:GumbelRegistro historicos 30 aosLedelievPerido de retorno T: 100-200 aosDonde:NashQ : Caudal en m3/segn : Coeficiente de rugosidadR : Radio hidraulico.A : Area en m2P : Perimetro mojado.S : Pendiente por metroDETERMINACION DEL HIDROGRAMA EN UNA CUENCA NO AFORADACALCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIONDonde:L : Longitud del rio aguas arriba (Km)v : Velocidad del flujo en la boquilla para una altura critica (m/seg).Tc : Tiempo de concentracion (min).CALCULO DEL TIEMPO DE RECESOLuego:Donde:Qmax : Caudal maximoTc : Tiempo de concentracionSe calculan los valores de Qx y Qz para valores de X (6) y valores de Z (12):DETERMINACION DE LA CURVA DE CAPACIDAD DEL VASO EN FUNCION DE LA ELEVACIONLo tratado antesDETERMINACION DE LA CURVA DESCARGA DEL VASO EN FUNCION DE LA ELEVACIONLo tratado antes9.-ESTIMACION DE DEMANDAS DE AGUA PARA RIEGO:EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETP)Se determina por cualquiera de los metodos. En este caso se usa la expresion:Dotaciones RNECostaDonde:Sierra50lpdRS : Radiacion solar extraterrestre, expresada en mm/dia.Selva70lpdT : Temperatura media mensual expresado en CETP: Evapotranspiracion potencial expresado en mm/dia.CEDULAS DE CULTIVO:Las cedulas de cultivo por cada punto de captacion se han definido considerando los siguientes factores:Calendario de cultivoHortalizas2Uso actual de la tierrapapa4Tipos de cultivosollucos4trigo3COEFICIENTE DE CULTIVO (Kc):Es funcion de la etapa de desarrollo de cultivo y frecuencia de riego o lluvias significativasEl Kc se obtiene dividiendo el periodo vegetativo de los cultivos en 4: inicial, medio final.Los valores de Kc; fueron obtenidos de Manual No 23 de la FAOEVAPOTRANSPIRACION REAL O ACTUAL (ETA)Es la cantidad de agua que requiere la planta para satisfacer sus necesidades fisiologicas; se calcula:PRECIPITACION EFECTIVA (Pe)Es la cantidad neta de agua utilizada por las plantas.Para estimar la Pe segn el Water Resource Service USA, es necesario conocer la precipitacio probable y la tablade distribucion efectiva.PRECIPITACION PROBABLE (Pp)Los requerimientos de agua de los cultivos no deben calcularse en base de la lluvia media anal; pues solo satisfacelas necesidades del cultivo, la mitad del tiempo, por esta razon es preferible estimar la lluvia mensual con ciertaprobabilidad de persistencia; para el uso agricola es recomendable calcular la lluvia con 75% de ocurrencia.DEMANDA NETA (DN)Se determina con la ecuacion:Donde:DN: Demanda neta en m3/segUc: Uso consuntivo en mm/mesPe : Precipitacion efectiva en mm/mesA: Area a regar en el mes consideradoEFICIENCIA DE RIEGO:Donde:Er : Eficiencia de riego.Ea : Eficiencia de aplicacin.Es la relacion entre el volumen de agua retenida en la zona de raices y el agua captadaEc : Eficiencia de conduccion.Es la relacion entre el volumen de agua entregada a la zona de riego y el agua captada.Ed : Eficiencia de distribucion.Es el promedio entre la cantidad de agua en la entrada del campo y la cantidad quesale de la cabeceraDEMANDA BRUTA (DB):Donde:DB : Demanda bruta.Er : Eficiencia de riego.10.-ESTIMACION DE PERDIDAS POR EVAPORACION Y SEDIMENTOS:La evaporacion neta en el vaso se puede evaluar mediante la siguiente relacion:Donde:En : Evaporacion neta.Em : Evaporacion media anual observada en mm/diaPm : Precipitacion media anual observada en mmC2 : Coeficiente de reduccion que depende del tanque evaporimetro = 0.77C : Coeficiente de escurrimiento de la cuenca.CALCULO DE LOS VOLUMENES EVAPORADOS:Donde:Ve : Volumen medio anual evaporado en m3.En : Evaporacion neta en mAm : Area media en m2.Se encuentra en el grafico altura - area - volumen y corresponde al volumen mediodado por la siguiente expresion:Donde:Vm : Volumen medio en m3.Vp : Volumen propuesto en m3.Vs : Volumen muerto en m3.CALCULO DEL VOLUMEN MUERTO:Depende de la cantidad de sedimentos transportados, su capacidad debe ser la necesaria como para permitir ellibre funcionamiento de la toma a lo largo de su vida util.Se puede considerar que el % promedio de sedimentacion es de 0.15% del escurrimiento anual y si por otra parteconsideramos que la vida util de una presa pequea es de 25 aos. Se determina mediante la siguiente ecuacion:Vs = 0.0015(25 Vm)Donde:Vs : Volumen muerto en m3.Vm : Volumen escurrido medio anual m3.11.-CALCULO DE DERRAMESLos volumenes derramados se pueden calcular mediante la ecucion siguiente:Di = Vi - CrDonde:Di : Volumen derramado en m3 en el ao i.Vi : Volumen escurrido en m3 en el ao i.