Estabilidad Embalse Santa Adela

MEMORIA

ESPECIFICACIONES TCNICAS

Y CLCULOS

EMBALSE SANTA ADELA

Sr. JAIME TALADRIZ CANSECO

NUEVA IMPERIAL IX REGIN DE LA ARAUCANA

TEMUCO, OCTUBRE 2010

EMBALSE SANTA ADELA NUEVA IMPERIAL IX REGION

GESCHE INGENIEROS LIMITADA PRAT 696 Of 312 FONO 45-213465 - TEMUCO

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INDICE DE MATERIAS

1. DESCRIPCIN DEL PROYECTO........................................................................... 4 1.1 GENERALIDADES ........................................................................................ 4 1.2 JUSTIFICACIN DEL PROYECTO .............................................................. 4

2. ANTEPROYECTO DEFINITIVO DE LAS OBRAS................................................... 5 2.1. DISEO DEL MURO DEL EMBALSE ........................................................... 5

3. ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE TALUDES ........................................................... 6 3.1. Introduccin................................................................................................... 6 3.2. Ubicacin y riesgos ....................................................................................... 6 3.3. Mecnica de suelos ...................................................................................... 6

3.3.1. Investigacin de campo y laboratorio ..................................................... 6 3.3.2 Resultado ensayos in-situ ...................................................................... 7 3.3.3 Resultados de ensayos de laboratorio ................................................... 8

3.4. Interpretacin de resultados y parmetros de diseo ................................... 8 3.4.1 Granulometra de la muestra ................................................................. 8 3.4.2 Limites de consistencia .......................................................................... 8 4.4.1 Densidad del suelo ................................................................................ 9 4.4.3 Mdulo de elasticidad del suelo de fundacin........................................ 9 4.4.4 Permeabilidad del suelo ....................................................................... 10 4.4.5 Resumen de los parmetros de diseo ............................................... 10

3.5. Estudio de estabilidad de taludes................................................................ 10 4.5.1 Situaciones consideradas .................................................................... 11 4.5.2 Resultados ........................................................................................... 12

3.6. Recomendaciones para la construccin ..................................................... 13 5 SEGURIDAD DE TERCEROS Y CONTAMINACIN DEL AGUA ..................... 15

4.1 DESCRIPCION DEL FLUJO DEL AGUA. ................................................... 15 4.2. ANALISIS DE SEGURIDAD ESTRUCTURAL E HIDRAULICA ...................... 15 4.3. SEGURIDAD AMBIENTAL ............................................................................. 16

6 SISTEMAS DE CONTROL Y MONITOREO ...................................................... 17 5.1 CONTROL DE VOLUMEN .............................................................................. 17



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5.2 MONITOREO.- ............................................................................................ 19 7 ESPECIFICACIONES TCNICAS DE CONSTRUCCIN.- ............................... 20

6.1 EXCAVACIONES Y RELLENOS: ............................................................... 20 6.2 HORMIGONES: .......................................................................................... 20 6.3 ACERO PARA HORMIGONES ................................................................... 20 6.4. SISTEMA DE DRENAJE: .............................................................................. 21 6.5. CONSTRUCCIN DEL MURO DE TIERRA.-............................................... 21 6.6. ASEO Y ENTREGA DE LA OBRA.- .............................................................. 22

8 INSPECCIN DE SEGURIDAD ......................................................................... 23 9 PLAN DE EMERGENCIA EN CONSTRUCCIN Y OPERACIN. ................... 24 10 PLAN DE MANEJO DE LA INFORMACIN TCNICA DE LA OBRA ............ 24 11 FILTRACIONES A TRAVES Y DEBAJO DEL MURO .................................... 25

10.1 FILTRACIONES DEBAJO DEL MURO ....................................................... 25 10.2 FILTRACIONES A TRAVES DEL MURO .................................................. 25 10.3 CALCULOS ................................................................................................. 26

12 PLAN DE PUESTA EN CARGA Y OPERACIN NORMAL ........................... 27 13 INFORME DE OPERACIN DEL EMBALSE ................................................. 28

13.5 GENERALIDADES ...................................................................................... 28 13.6 OPERACIN DEL EMBALSE DURANTE EL PERODO DE RIEGO ......... 28 13.7 OPERACIN EN INVIERNO ...................................................................... 29 13.8 MANTENIMIENTO ...................................................................................... 29

14 Anexos .............................................................. Error! Marcador no definido.



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1. DESCRIPCIN DEL PROYECTO

1.1 GENERALIDADES

El presente proyecto se refiere a las obras necesarias para la construccin de un embalse de invierno capaz de almacenar alrededor de 300.000 m3. El embalse se ha diseado para acumular aguas de invierno y aplicarlo con riego tecnificado a los cultivos del predio en el cual se encuentra emplazado. Se trata de un muro de tierra, confeccionado con limos arcillosos de medio a alto lmite lquido y cuyos taludes son de 2,5:1 por el exterior y de 3,5:1 por el interior.

1.2 JUSTIFICACIN DEL PROYECTO

El embalse Santa Adela es un embalse que acumular las aguas necesarias para el regado de aproximadamente 40 hectreas de suelos agrcolas para una zona que por su aridez solamente se poda dedicar a la agricultura de secano con algunas variedades de cereales. La existencia de este embalse permitir a sus dueos desarrollar algunos cultivos industriales o frutales de mayor valor comercial que los cultivos de secano. Las obras consisten en la construccin de un muro de tierra con una proteccin de empedrado por el paramento de aguas arriba y taludes de 3:5 por aguas arriba y 2:5 por aguas abajo. Por debajo del muro en su seccin mxima se construir una tubera de entrega de aguas controlada de 350mm de dimetro, controlada por una vlvula aguas abajo. Por el costado derecho del terreno que conforma el vaso del embalse se construir un vertedero de demasas con capacidad de 12,6 m3/seg. y 15 metros de longitud de rebalse. Este vertedero se ha diseado para una lluvia con perodo de retorno de 250 aos, perodo elegido de acuerdo a las bases para diseo de embalses a prentar en concursos nacionales de obras pequeas de regado.



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2. ANTEPROYECTO DEFINITIVO DE LAS OBRAS

El proyecto de las obras de construccin del embalse se muestra en las dos lminas de planos adjuntas, las cuales contienen los resultados de las determinaciones de clculo hidrulico y de estabilidad y adems la informacin necesaria para determinar los volmenes de materiales y el costo final comprometido en la construccin de las obras del proyecto.

2.1. DISEO DEL MURO DEL EMBALSE

Se eligi y se delimit la zona de muro que se muestra en el plano de planta topogrfica de manera que permitiera la mejor relacin de agua acumulada versus volumen de tierra para el muro. Adems se eligieron los taludes de aguas arriba y aguas debajo de acuerdo a las recomendaciones del libro Diseo de Presas Pequeas del Bureau of Reclamation de los EE UU. Estos taludes se verifican con el procedimiento de estabilidad en el estudio geotcnico que se muestra ms adelante. Se procedi a hacer un estudio de suelos para determinar las caractersticas fsico-mecnicas del suelo y verificar los taludes que debe tener el muro para una situacin de embalse lleno agregando el movimiento ssmico de acuerdo a la norma chilena de estructuras assmicas que consiste en agregar a las solicitaciones normales una solicitacin horizontal equivalente a una fuerza de 0,24 veces el peso del muro, coeficiente que resulta de aplicar el 0,4 que la norma le asigna a la zona ssmica 3 del pas (la de ms intensidad) y el coeficiente 0,6 que corresponde a la elasticidad del material que conforma el muro. La Norma NCh 433 ubica la ciudad de Nueva Imperial en la zona ssmica 3. En este estudio, como se demuestra en el captulo siguiente se concluye que los taludes en los muros deben ser de 3,5:1 hacia aguas arriba y de 2,5:1 en el paramento de aguas abajo.



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3. ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE TALUDES

3.1. INTRODUCCIN

El presente estudio corresponde al diseo geotcnico de la construccin del muro de tierra para el embalse Santa Adela ubicado en la comuna de Nueva Imperial, IX Regin. El objetivo de este embalse es la acumulacin de aguas de invierno para el riego de cultivos del Fundo Santa Adela de don Jaime Taladriz Canseco. El Embalse Santa Adela tendr un muro de una longitud de 101 metros y una altura mxima de 7 metros. El volumen de acumulacin al nivel mximo es de trescientos ochenta mil metros cbicos de agua. El estudio comprende el anlisis de estabilidad de taludes del muro, estudio de filtraciones y el estudio de asentamientos del suelo de fundacin.

3.2. UBICACIN Y RIESGOS

La ubicacin del embalse est proyectada en un sector que actualmente se destina para el uso agrcola. Solo existen algunas construcciones agrcolas en las cercanas. La ciudad ms cercana es Nueva Imperial distante a 4,5 kilmetros al poniente. El muro se encuentra ubicado en el curso de un pequeo estero sin nombre. Dadas estas caractersticas se verifica, en captulo aparte, el riesgo de un eventual colapso de una parte del muro y las consecuencias que esto producira, dimensionando el caudal de evacuacin rpida y la capacidad de los esteros que conduciran este caudal.

3.3. MECNICA DE SUELOS

3.3.1. Investigacin de campo y laboratorio Se le ha encargado a la empresa Ingecontrol Ltda. la realizacin de los ensayos de suelo in-situ y de laboratorio en dos calicatas, una en zona de muro y la segunda en la zona de emprstito.



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Los siguientes reconocimientos se realizaron en forma in-situ: I. Determinacin estratigrfica de los suelos en dos calicatas. La calicata N1 de 1.7m de profundidad est situada en la zona de emprstito y la calicata N 2de 1,5 m de profundidad se ubica en la zona de fundacin del muro. Los siguientes ensayos se llevaron a cabo en el laboratorio: I. Anlisis granulomtrico. II. Determinacin de la densidad natural. III. Determinacin del contenido de humedad natural. IV. Determinacin de los lmites de Atterberg. V. Clasificacin de suelos USCS. VI. Ensayo Proctor modificado. Tanto los ensayos in-situ como la toma de muestras para ensayos de laboratorio fueron realizadas el da 17 de Diciembre de 2009.

3.3.2 Resultado ensayos in-situ La capa vegetal prcticamente no existe en los lugares de sondeo y se puede estimar de 10 a 70cm bajo el nivel actual del terreno. El suelo subyacente est constituido por limos arcillosos de consistencia media a alta con baja presencia de materia orgnica y plasticidad alta, coincidentemente todas las muestras de 27%. Cabe destacar que las calicatas presentan descripciones estratigrficas muy similares. Esto significa que el suelo que se pretende usar como material de relleno para el muro presenta caractersticas similares al suelo de fundacin del muro. Las caractersticas estratigrficas de las tres calicatas son las siguientes:

EMPRSTITO (A 200m)

Limo-Arcilloso claro conalgo de materia orgnica

Limo-Arcilloso claro sinmateria orgnica

Limo-Arcilloso oscuro

1,5m

0,7m

0,8m

2m

1,7m

Calicata N1 Calicata N2ZONA DE FUNDACIN MURO



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3.3.3 Resultados de ensayos de laboratorio Los resultados de los ensayos de laboratorio se presentan en el Anexo A.

3.4. INTERPRETACIN DE RESULTADOS Y PARMETROS DE DISEO

A continuacin se describe la interpretacin de los resultados de los ensayos del suelo. 3.4.1 Granulometra de la muestra De los ensayos de granulometra se obtuvo el siguiente resultado:

Malla Calicata - 1 Calicata - 2 N 4 100 100

N 10 100 99 N 40 100 93

N 200 96 58

Estos valores corresponden a muestras obtenidas a profundidades de entre 1,5m y 1.7m bajo el nivel actual del terreno. Se observa que existe bastante similitud entre los resultados tratndose en ambos casos de un limo arcilloso de medio a alto lmite lquido de acuerdo a los valores de los lmites de consistencia que se entregan ms adelante. El material de relleno del muro ser compactado a una densidad mayor a la existente in-situ. El proceso de densificacin del suelo est asociado a un aumento de la resistencia efectiva. Lmites de consistencia. 3.4.2 Limites de consistencia Se han realizado dos ensayos de lmites de consistencia del suelo. Los resultados se presentan a continuacin:

Parmetro de suelo Calicata - 1 Calicata - 2 Lmite lquido 54 41 Lmite plstico 27 27

ndice de plasticidad 27 14



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4.4.1 Densidad del suelo Se ha determinado la densidad natural del terreno sobre las dos muestras. Los valores obtenidos se presentan a continuacin.

Parmetro de suelo Calicata - 1 Calicata - 2 Densidad natural [kg/m3] 1.724 1.889 Densidad seca [kg/m3] 1.165 1.431

Humedad natural 48 32.8

La muestra N 1 corresponde al emprstito y la N 2 al suelo de fundacin del muro, considerando el estrato 2. Para el caso del suelo de fundacin se ha considerado la densidad obtenida del emprstito ya que se trata del mismo suelo y est a un costado del valle que termina con la fundacin. La densidad mxima compactada seca se obtiene del ensayo de Proctor modificado.

natural fundacin = 1724 [kg/m3] D.M.C.S.= 1230 [kg/m3] El material de relleno del muro ser compactado por lo que la densidad natural del relleno ser mayor que la densidad actual del suelo de fundacin. Para este caso se ha considerado que se lograr una densidad igual al 85% Proctor Modificado y su valor es:

natural relleno= 1464 [kg/m3] D.M.C.S.= 1046 [kg/m3]

4.4.3 Mdulo de elasticidad del suelo de fundacin No se han realizado ensayos para determinar los parmetros de consolidacin del suelo. Sin embargo, dados los otros parmetros geotcnicos establecidos a travs de ensayos de compresin no confinada existen correlaciones que permiten estimarlos. A nivel de sello de fundacin el suelo estar sometido a una carga vertical de aproximadamente 103 kN/m2. Esta es la carga generada por el peso del muro considerando una altura mxima de 7m. Dado este nivel de tensiones para un suelo clasificado como CH (USCS) el modulo elstico se puede asumir como:

Es fundacin = 2200 [kN/m2]



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4.4.4 Permeabilidad del suelo No se han realizado ensayos de permeabilidad del suelo en laboratorio. Sin embargo, estos se pueden estimar basados en otros parmetros geotcnicos determinados a travs de ensayos de laboratorio e in-situ. En base a la densidad y a la clasificacin USCS del suelo (CH) se han estimado las siguientes permeabilidades:

k relleno: 7x10-9 [m/s] k fundacin: 5x10-8 [m/s]

La permeabilidad del material de relleno es menor debido a que el material ser compactado.

4.4.5 Resumen de los parmetros de diseo A continuacin se presenta un resumen de la interpretacin de los parmetros geotcnicos a usar en este estudio:

Suelo Espesor Cota

superior ' c' Cu natural k Es [m] [m] [] [kN/m2] [kN/m2] [kg/m3] [m/s] [kN/m2]

Relleno muro 6 +6 25 11 25 1724 7x10-9 -

Suelo fundacin* 2.5 0 25 11 10+1.5(h+1) 1889 5x10

-8 2200

(*) h: cota [m] - asumido como 0 el nivel del terreno de fundacin

3.5. ESTUDIO DE ESTABILIDAD DE TALUDES

Dadas las caractersticas del suelo de fundacin y del material de relleno del muro se ha optado por estudiar la estabilidad de un muro con la siguiente geometra: Altura mxima del muro: 7.0m Ancho de coronamiento: 4.3m (obedece a A=0,4H+1) con un mnimo de 2 metros Altura mxima de llenado de aguas: 6.0m Talud aguas arriba: 3.5 horizontal por 1 vertical (3.5:1) Talud aguas abajo: 2.5 horizontal por 1 vertical (2.5:1)



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4.5.1 Situaciones consideradas En el estudio de estabilidad se han considerado cuatro casos. No se consideran las situaciones de vaciado o llenado rpido ya que se trata de un embalse de temporada y no existe la capacidad hidrolgica para un llenado rpido ni la capacidad hidrulica para un vaciado rpido. Se indica adems los factores de seguridad que se debieran cumplir para cada situacin. 4.5.1.1 Embalse lleno situacin de operacin Corresponde al caso de operacin en el cual se alcanza el nivel mximo de las aguas (h=5m). En esta situacin la resistencia del suelo se asume en condiciones drenadas (FFFF, c). EL factor de seguridad mnimo requerido es 1.4. 4.5.1.2 Embalse vaco fin construccin u operacin Corresponde al fin de la etapa de construccin o bien a una condicin de operacin en la cual no hay agua embalsada (h=0m). En esta situacin la resistencia del suelo se asume en condiciones drenadas (FFFF, c). EL factor de seguridad mnimo requerido es 1.4. 4.5.1.3 Embalse inundado situacin eventual Corresponde al caso eventual en el cual el nivel del agua alcanza la cota de coronacin del muro (h=6m). En esta situacin la resistencia del suelo se asume en condiciones drenadas (FFFF, c). EL factor de seguridad mnimo requerido es 1.2. 4.5.1.4 Anlisis ssmico, embalse lleno situacin eventual Corresponde al caso eventual en el cual el muro es sometido a solicitaciones ssmicas. Se ha asumido al mismo tiempo que el embalse se encuentra lleno (h=5m). En esta situacin la resistencia del suelo se asume en condiciones no drenadas (Cu). Para efectos de la aplicacin del efecto ssmico sobre el estudio de estabilidad se ha optado por un anlisis pseudo-esttico. Se han revisado las recomendaciones de la norma ssmica chilena NCh 433 y NCh 2369. Dado el lugar de emplazamiento del muro, comuna de Nueva Imperial, la zonificacin ssmica corresponde a la Zona 3. En este caso la aceleracin efectiva es Ao=0.4g. Se ha adoptado el coeficiente CR = 0.6 considerando que el muro estar constituido por un material compactado y que



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el suelo de fundacin se habr consolidado por efectos del peso del muro. Finalmente se obtiene que la aceleracin de diseo es igual a:

A diseo= 0.24g EL factor de seguridad mnimo requerido es 1.1.

4.5.2 Resultados El estudio de estabilidad de taludes se ha realizado con el mtodo de Fellenius, ms conservador que el mtodo de Bishop, ambos aplicables a superficies de falla con forma circular. A continuacin se presenta un resumen de los factores de seguridad obtenidos para los casos descritos en la seccin 4.5.1:

Seccin Caso analizado FS

obtenido FS

requerido Observaciones

4.5.1.1 Embalse lleno 1.45 1.4 Satisface FS requerido 4.5.1.2 Embalse vaco 2.06 1.4 Satisface FS requerido 4.5.1.3 Embalse inundado 1.35 1.2 Satisface FS requerido

4.5.1.4 Anlisis ssmico 1.17 1.1 Satisface FS requerido Este clculo determina el diseo y fue la situacin que produjo la rotura del muro en el terremoto.

De la tabla anterior se desprende que los clculos de estabilidad satisfacen los requerimientos para cada uno de los casos estudiados. El caso 4.5.1.4 del anlisis ssmico se obtiene un factor de seguridad (FS) de 1.17 siendo requerido al menos 1.1. Finalmente queda demostrado que la geometra del muro propuesta al principio de la seccin 4 es la adecuada desde el punto de vista de la estabilidad. En el Anexo B se entregan detalles de los resultados de la estabilidad obtenidos.



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3.6. RECOMENDACIONES PARA LA CONSTRUCCIN

i. Realizar escarpe de al menos 30cm de profundidad asegurando la remocin total de restos orgnicos. Esto incluye la capa vegetal del suelo incluido las races de rboles o arbustos. ii. Para reducir el volumen de filtraciones se recomienda construir un dentelln bajo el suelo que unir al muro con el terrapln de reparacin. El dentelln debe tener forma trapezoidal de al menos 1.0m de profundidad y 1m de base con taludes de 1:1. El relleno del dentelln debe hacerse con el mismo material del muro y usando el mismo criterio de compactacin. iii. Prueba de compactacin. Antes del inicio de la construccin del muro se deber comprobar la densidad mxima del suelo de relleno y su humedad optima de compactacin mediante un ensayo de Proctor modificado. Se deber realizar una prueba de compactacin in-situ con la misma maquinaria que se usar para la construccin del muro. Durante la prueba de compactacin se deber confirmar el nmero de pasadas necesarias de un rodillo vibratorio y el espesor optimo de las capas de suelo con el cual se garantice el 90% de la densidad seca mxima. Las capas compactadas no debern superar los 30cm de espesor salvo que la prueba de compactacin demuestre lo contrario. iv. Si bien es cierto que los asentamientos esperados a nivel de sello de fundacin son bajos y no requieren de obras adicionales para compensar estas deformaciones, se recomienda establecer un sistema de monitoreo de las deformaciones del muro. Con este sistema se debe poder llevar un registro de los asentamientos del coronamiento del muro como tambin de las deformaciones del perfil de los taludes. v. Previo a la construccin del muro deber instalarse piezmetros al pie de los taludes para monitorear la evolucin de las presiones de poros en el suelo durante la construccin. El incremento de las presiones de poros en el suelo hace disminuir la tensin efectiva y por lo tanto su resistencia. En el caso que las presiones de poros aumenten durante la construccin del muro sin lograr estabilizarse, se deber dar tiempo a la disipacin de stas antes de continuar con nuevas capas de relleno.



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vi. Se recomienda construir un dren de material granular grueso al pie del talud de aguas abajo con el objeto de orientar las lneas de escurrimiento a travs del muro a este punto. El dren deber tener una pendiente que permita el transporte y evacuacin de las aguas.



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5 SEGURIDAD DE TERCEROS Y CONTAMINACIN DEL AGUA

4.1 DESCRIPCION DEL FLUJO DEL AGUA.

La alimentacin del Embalse es realizada por gravedad desde un estero sin nombre y para el cual se gener una estadstica de caudales. Las aguas sern almacenadas en el embalse durante el invierno (Mayo a Octubre) con el objeto de acumular agua suficiente para el riego tecnificado en los meses de sequa, y combatir las heladas. Para lo anterior ser necesaria la construccin del Embalse y adems la construccin de un vertedero de pared delgada con el objeto de permitir el rebalse del tranque. Se ha considerado la capacidad del vertedero igual al caudal mximo instantneo con un perodo de retorno de 250 aos.

4.2. ANALISIS DE SEGURIDAD ESTRUCTURAL E HIDRAULICA

El diseo estructural de las obras se hizo considerando en su mayor parte muros gravitacionales de mampostera, razn por la cual se han empleado adecuados mrgenes de seguridad ante catstrofes tales como vientos excesivamente grandes y terremotos. En cuanto al diseo hidrulico de las obras, se basaron en las recomendaciones del U.S. Bureau Of Reclamation: "Diseo de Presas Pequeas", que permite hacer los diseos acorde a las necesidades especficas de uso y seguridad. A continuacin se presenta un cuadro con los posibles fallos, causas, efectos y posibles soluciones de problemas que se pudieran presentar en el proyecto:

1.- FALLA: Embancamiento del embalse CAUSAS: Acumulacin de sedimentos EFECTOS: - Rebalse de las lagunas - Posibles inundaciones - Operacin deficiente del sistema de riego



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SOLUCIONES: - Realizar peridicamente una remocin de sedimentos en caso necesario. - Cada 30 aos realizar una remocin de sedimentos en forma mecnica.

2.- FALLA: Filtraciones en muro de embalse CAUSAS: - Muro de tierra muy permeable - Fundacin en material permeable

EFECTOS: - Prdida de la estabilidad del muro. - Prdidas excesivas de caudal

- Menor capacidad de riego

SOLUCIONES: - Sobrecargar con material granular el pi del muro

- Impermeabilizar muros con material impermeable, tipo arcilla compactada.

3.- FALLA: Ruptura tuberas de PVC CAUSAS: Desgaste natural de las piezas EFECTOS: - Prdida sbita de caudal - Riego totalmente deficiente - Inundaciones SOLUCIONES: Reemplazar la tubera daada

Finalmente se quiere indicar que en las inmediaciones del lugar de funcionamiento del embalse no existen poblados o comunidades cercanas , lo cual descarta completamente la posibilidad de inundaciones o situaciones de emergencia para la poblacin ante alguna catstrofe natural que pudiera deteriorar las estructuras e instalaciones. La localidad de Collipulli se halla distante a 20 km. del emplazamiento del embalse, distancia ms que suficiente de la obra ante una eventual catstrofe.

4.3. SEGURIDAD AMBIENTAL



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Los impactos ambientales ms directos que pudieran detectarse son bsicamente tres:

Destruccin de la flora y fauna en el sector de inundacin Tala de rboles autctonos Contaminacin de las aguas

Al revisar los antecedentes de la zona en estudio podemos concluir que los impactos ambientales son prcticamente mnimos. En efecto, para el Embalse se considera un volumen total de aguas proyectado de 130.000 m3 lo que equivale a un rea aproximada de inundacin para el proyecto de 10 has. Con respecto a la tala de rboles autctonos, sta es nula debido a que en el sector de las obras y en el rea de inundacin solo se aprecia una cortina de pinos. Finalmente, se tiene que la contaminacin de las aguas es nula debido a que no se consideran para el proyecto tratamientos qumicos para las aguas o de otra naturaleza. Es importante destacar adems que debido a la relativa lejana de centros urbanos y dado que las aguas que alimentan dichas lagunas no provienen de otras fuentes ya contaminadas, se tiene la seguridad de que el agua a usar ser de primera calidad desde el punto de vista ambiental. En conclusin se tiene que el proyecto cumple plenamente con los requisitos de seguridad de terceros y de contaminacin e impacto ambiental.

6 SISTEMAS DE CONTROL Y MONITOREO

5.1 CONTROL DE VOLUMEN

Para tener un adecuado sistema de control del volumen de aguas en el embalse se propone la instalacin de un sistema de limnmetro, los cuales consisten en un sistema de reglas graduadas e instaladas en el talud del muro de la presa con el objeto de permitir una lectura rpida y eficaz de la cota de aguas. Dicho sistema de limnmetro se colocar en un lugar adecuado para su fcil lectura. En los limnmetros estarn registradas las cotas con respecto al fondo de la presa de modo tal que al leer



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la cota sobre la cual alcanza el nivel de las aguas se conozca de inmediato la profundidad del tranque y puesto que la superficie del tranque es conocida, entonces multiplicando la cota indicada en el limnmetro por la correspondiente superficie de inundacin se conocer directamente el volumen del embalse en forma bastante precisa. La disposicin y detalle de la colocacin de los limnmetros se indica a continuacin:

40 cm.

var. limnmetros

fondo

30 cm.

Muro

30 cm.

70 cm.

130 cm.(mx.)

25 cm.

BloqueHormignde

DETALLECOLOCACION LIMNIMETROS

Ahora, con el objeto de llevar una estadstica que sea confiable respecto al almacenamiento del embalse se deber anotar al menos cada cuatro das la cota del embalse en pocas con tiempo normal. Para el caso de tormentas se deber anotar el registro al menos cada seis horas. Lo anterior permitir adems realizar estudios futuros del comportamiento del embalse y predecir la descarga del vertedero en distintas pocas del ao (Rastreo en embalses) as como tener un control de crecidas.



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5.2 MONITOREO.-

El coronamiento del muro en el vertedero ser considerado el punto de referencia principal para verificar por simple nivelacin posibles descensos del coronamiento del muro de tierra o levantamiento por subpresin en las zona de pi de muro. Las posibles filtraciones en pi de muro sern controladas por observacin de la humedad que en esos sectores aparezca y las consistencia del suelo.



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7 ESPECIFICACIONES TCNICAS DE CONSTRUCCIN.-

6.1 EXCAVACIONES Y RELLENOS:

Las excavaciones debern ser ejecutadas de acuerdo a los glibos indicados en los planos y se harn a mquina en todos aquellos sectores en que no es necesario peinar con precisin los taludes. Los rellenos podrn ser realizados con el material extrado de las excavaciones siempre que stos no contengan materia orgnica o sales solubles y sean lo suficientemente aptos como para lograr una buena compactacin. Los rellenos debern ser compactados en capas de no ms de 20 cm, agregando agua suficiente para lograr una buena compactacin (36% HR o 90% PM, S.I.C. ).

6.2 HORMIGONES:

Se utilizar exclusivamente hormign calidad H20, 95% nivel de confianza. A nivel de sello de la losa de piso se colocar un emplantillado de hormign pobre de 5 cm de espesor, con una dosificacin de 170 Kg/c/m3. El tamao mximo del agregado ptreo ser de 2, siempre que la disposicin de las armaduras no obligue a utilizar un tamao menor. Las juntas de construccin debern limpiarse con chorro de agua, 3 horas despus de terminado el hormigonado, eliminando la lechada y el mortero superficial. Para continuar hormigonando, la junta deber estar limpia y hmeda, sin agua libre. Los moldajes, una vez colocados, debern cubrirse con una capa de aceite quemado en el lado correspondiente al hormigonado con el objeto de permitir un fcil despegue de moldajes. Antes del vaciado del hormign se deber realizar un chequeo final de todos los traslapes y anclajes.

6.3 ACERO PARA HORMIGONES



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Se utilizar acero de refuerzo de calidad A63-42H y calidad AT56-50 ( mallas ACMA ) segn se especifique en los planos. Los empalmes ( traslapes ) y anclajes de armaduras sern como mnimo de 50 veces el dimetro de la barra. Todos los estribos debern ser cerrados y con ganchos extremos de largo mnimo igual a 12 veces el dimetro del estribo. El recubrimiento mnimo de las armaduras ser de 2,5 cm.

Las barras debern ser aseguradas por separadores y protegidas para evitar que sufran deformaciones o desplazamientos producidos por el trnsito de personas o equipos y elementos al colocar el hormign. El espacio entre separadores no podr exceder de 1,2 m en cualquier direccin y sern amarrados firmemente antes del vaciado del hormign.

6.4. SISTEMA DE DRENAJE:

Se colocarn al pi del talud en caso necesario. Si la ITO observara que al llenar el embalse se producen zonas en que emerge agua al pi del muro, se indicar la colocacin de drenes de material granular con filtro para evitar fuga de material fino del muro.

6.5. CONSTRUCCIN DEL MURO DE TIERRA.-

La construccin del muro de tierra se har con el terreno que se encuentra en el interior del vaso que servir como embalse y cuyas caractersticas geotcnicas se entregan en los certificados de laboratorio adjuntos. Adems se cumplirn las siguientes especificaciones: Previo a la construccin del terrapln, el contratista o constructor debe despejar

el terreno totalmente, escarpando la tierra vegetal y dejando una superficie plana, horizontal y limpia de toda materia orgnica. Una vez realizado el escarpe debe excavarse el dentelln en las dimensiones que se indican en la lmina 2/4 del proyecto.



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Una vez excavado el dentelln, debe rellenarse por capas compactadas de espesor no mayor de 20 cm y cuidando de lograr la densidad de 85% DMC indicada en el certificado de suelos.

Una vez llena la zanja del dentelln se continuar por capas iguales de espesor no mayor a 20 cm de acuerdo al diseo de la seccin que se muestra en la lmina 2/4 del proyecto. El movimiento de tierra se har de preferencia con trallas para lograr un esparcido uniforme de las capas y la compactacin se realizar mediante rodillo pata de cabra.

El coronamiento del muro de embalse se har 5% mayor al indicado en los planos para absorber el natural asentamiento de los suelos durante el primer ao de uso. Una vez lograda la altura de coronamiento, se alisar con motoniveladora y se har una superficie de terminacin con rodillo liso.

El paramento de aguas arriba del embalse se proteger con bolones de tamao no menor a 4 para evitar la erosin que sobre el muro pueda producir el oleaje que se forme dentro del embalse.

6.6. ASEO Y ENTREGA DE LA OBRA.-

Una vez terminadas las obras se proceder a la limpieza total de la zona de emplazamiento, evitando as que escombros o materiales de construccin sobrantes, obstaculicen el funcionamiento. Adems deber controlarse su funcionamiento de acuerdo a lo indicado en los puntos anteriores (5.1 y 5.2).



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8 INSPECCIN DE SEGURIDAD

El plan de inspeccin de seguridad tiene por objeto evitar o al menos predecir las posibles fallas indicadas en los captulos anteriores. Por un lado el sistema de control y monitoreo descrito en el captulo anterior tiene por objeto determinar las condiciones de funcionamiento del tranque y el vertedero y de ste modo predecir crecidas. Para lo anterior se debe contar con una persona que registre peridicamente la cota del embalse como se indic anteriormente. Del mismo modo, se debern realizar inspecciones al menos cada cuatro o cinco aos de las condiciones del embalse con el objeto de verificar si existe o no acumulacin exagerada de sedimentos que pudiera poner en peligro el funcionamiento del tranque as como evitar que se tapen las vas de descarga. Se deber verificar peridicamente que no se producen filtraciones exageradas en los muros o canales de tierra, lo cual podr corroborarse mirando la estadstica de almacenamiento de los tranques para aos normales y similares en cuanto al clima.



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9 PLAN DE EMERGENCIA EN CONSTRUCCIN Y OPERACIN. Durante la construccin y operacin de las obras los accidentes ms frecuentes que podemos mencionar son: - Atrapamiento por derrumbe - Cadas de personas a zonas de excavacin - Golpes por cadas de materiales o herramientas - Golpes por mquinas Para evitar lo anterior se deber tener presente y en lo posible dar a conocer antes de comenzar las obras, las recomendaciones que da la Asociacin Chilena de Seguridad para evitar accidentes en obras de semejantes caractersticas. Sin embargo como plan ante una posible emergencia se deber contar con una va de rpida evacuacin (camino) con condiciones aceptables para el trnsito. Dicha va deber estar cercana a la obra. Se deber tener todo el tiempo que dure la obra algn vehculo o medio de comunicacin con el poblado ms cercano que cuente con asistencia pblica (Victoria), as como disponer en la obra misma con los recursos mnimos para prestar Primeros Auxilios.

10 PLAN DE MANEJO DE LA INFORMACIN TCNICA DE LA OBRA

La informacin tcnica de la obra ha sido descrita en la presente Memoria de Clculo y en las Especificaciones Tcnicas. En dichas especificaciones se da un plan de manejo de la informacin tcnica de la obra; sin embargo para satisfacer la demanda de informacin que pueda ser urgente se deber recurrir exclusivamente al Jefe de Obra y en ltima instancia a los autores del presente proyecto que en ste caso somos nosotros. De sta forma se garantiza el pleno cumplimiento de lo diseado y se evitan as confusiones y/o errores.



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11 FILTRACIONES A TRAVES Y DEBAJO DEL MURO

10.1 FILTRACIONES DEBAJO DEL MURO

El estudio de filtracin bajo el muro se abordar utilizando el mtodo de la red de flujo. La ecuacin que determina el gasto de esta filtracin es: Q / L = k * H * Nf / Nd en que: Q / L : gasto por unidad de longitud (m3/s/m) k : permeabilidad del suelo (m/s) H : prdida de carga total (m) Nf / Nd: Factor de forma de la red ( adimensional) Esta ecuacin se deduce de la ecuacin de Darcy, Q = k *i *a. El factor adimensional Nf / Nd es una caracterstica de la red de flujo y es independiente de la permeabilidad k y de la prdida de carga total H. Nf : nmero de tubos de flujo de la red Nd : Nmero de planos equipotenciales de la trayectoria

10.2 FILTRACIONES A TRAVES DEL MURO

Haciendo uso de ecuaciones determinadas por Casagrande, es posible calcular el caudal que se filtra a travs del muro mediante la siguiente expresin: Q / L = a * k * (sen)2 / cos donde : Q / L : gasto por unidad de longitud (m3/s/m) a : variable determinada por ecuaciones de Casagrande que depende de la inclinacin del talud de aguas abajo y prdida de carga total. k : permeabilidad del suelo. (m/s) : inclinacin del talud de aguas abajo.



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10.3 CALCULOS

Se realizaron diagramas de flujo para distintos anchos de base de muro, de manera de predecir de la manera ms exacta posible las filtraciones. Utilizando las expresiones anteriormente descritas, se obtuvo: Filtraciones totales bajo el muro: Q = 2,58 (l/s) Filtraciones totales a travs del muro: Q = 0,0045 (l/s) Filtracin total: Q = 2.585 (l/s)



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12 PLAN DE PUESTA EN CARGA Y OPERACIN NORMAL Las obras sern aprobadas una vez que se verifique el pleno funcionamiento de todos los mecanismos y sistemas proyectados que garantizan el ptimo funcionamiento del sistema. Del mismo modo deber chequearse que se cuenta con todos los dispositivos de control anteriormente descritos que garantizan la confiabilidad de lo proyectado. En cuanto a las medidas de precaucin y control que se tomarn en relacin con la seguridad de las obras, stas se regirn por las recomendaciones que da la Asociacin Chilena de Seguridad, la Cmara Chilena de la Construccin y las disposiciones del Jefe de Obra. Lo anterior va orientado a la seguridad de las personas en la obra, la seguridad de la obra misma y el desarrollo normal de sta.



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13 INFORME DE OPERACIN DEL EMBALSE

13.5 GENERALIDADES

El presente informe de operacin se refiere a la forma de operar y mantener el embalse en las temporadas normales de utilizacin como embalse de almacenamiento y regulacin, como en los perodos en que se encuentra sin utilizar. Las obras han sido diseadas de manera que con un mnimo cuidado, el embalse pueda operar y mantenerse sin deterioros an por perodos largos de no utilizacin ni mantenimiento. Para ello hay que considerar sin embargo que la no utilizacin prolongada puede producir un gran volumen de sedimentos acumulados en el fondo, lo que podra tapar las obras de entrega y obligar a una limpieza mecnica para volver a utilizarlo. A continuacin las recomendaciones ms importantes para el manejo y operacin.

13.6 OPERACIN DEL EMBALSE DURANTE EL PERODO DE RIEGO

Este Embalse fue concebido para que efecte simultneamente un almacenamiento de aguas de invierno y una regulacin nocturna. Para estos efectos est alimentado por el caudal de estiaje durante el verano y por aguas lluvias y del propio estero en invierno. Para lograr los propsitos, el embalse debe encontrarse completamente lleno en el mes de septiembre de cada ao, es decir al comienzo de la temporada de riego. Las aguas del embalse se utilizarn durante el da y se interrumpe la entrega de aguas durante la noche. Este sistema de operacin se mantiene durante toda la temporada de regado, cuidando solamente que si ocurren lluvias (especialmente en das de lluvias intensas), se debe verificar que el vertedero del embalse se encuentre limpio y sin obstculos para un perfecto funcionamiento. ES PELIGROSO MANTENER SOBRE LA CRESTA DEL VERTEDERO DISPOSITIVOS QUE AUMENTEN ARTIFICIALMENTE LA ALTURA DE EMBALSE! El embalse debe estar con sus



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aguas a un nivel de un metro por debajo de la cresta del muro cuando el agua deja de salir por el vertedero.

13.7 OPERACIN EN INVIERNO

Durante el invierno mientras no se utilice el embalse es conveniente mantenerlo con su nivel ms bajo posible. Este embalse se ha diseado de manera que mantenga aguas muertas para evitar que se seque totalmente y permitir que dentro de l se desarrolle una fauna acutica que puede ser de truchas y otras especies que entrarn por si solas o bien con especies introducidas por siembra de ovas. Para mantener bajo el nivel, se debe mantener abierta la vlvula que alimenta la entrega y as sin que trabaje el vertedero se puede lograr este objetivo. En das de grande precipitaciones, el agua que entra ser mayor que la capacidad de evacuacin por las obras de entrega y el embalse comenzar a llenarse con aguas lluvias, las que de continuar ms all de la capacidad de embalse, comenzarn a escurrir por el vertedero. Este sistema actuar como un amortiguador de grandes crecidas y permitir proteger el campo contra inundaciones si se opera de la manera descrita. Si no se toman los cuidados descritos, es decir se entra al invierno con el embalse lleno, la obra estar de todas maneras protegida con su vertedero pero no se lograr la amortiguacin de las crecidas.

13.8 MANTENIMIENTO

El mantenimiento del sistema es sencillo, sin embargo es importante realizarlo anualmente. Cada vez que el embalse se encuentre vaco es necesario inspeccionar las obras de entrega verificando que en ellas no se haya atascado sedimento, tales como piedras ramas o maderas. Si as fuera es necesario dejarlo perfectamente limpio en esa poca ya que al llegar la nueva temporada el embalse estar lleno y la operacin ser ms dificultosa. Para una buena proteccin del muro de tierra se ha colocado un enrocado sin emboquillar en el talud de aguas arriba. Este enrocado debe revisarse y de encontrarse zona sin l, deben reponerse los bolones faltantes.



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Es posible que durante los primeros 5 aos de vida del embalse ocurra un pequeo asentamiento en algunos tramos del muro. Estos se puede verificar mediante una nivelacin simple con puntos a cada 5 metros. Si ocurriera un asentamiento, es conveniente colocar sobre la cresta del muro una capa de material granular, que recuperar el nivel, sirviendo este material al mismo tiempo para evitar erosin o desgaste superficial. El talud de aguas abajo debe quedar siempre con abundante vegetacin de baja altura y enraizamiento superficial. Se recomienda alguna variedad de praderas tales como trbol blanco, ballicas o una mezcla de ambas. En ningn caso utilizar especies arbreas ni sauce mimbre como es prctica en algunos terraplenes de la zona.

En el extremo ms bajo del talud de aguas abajo pueden ocurrir pequeas filtraciones que mantengan el suelo hmedo. Se debe revisar peridicamente si esas filtraciones se mantienen, disminuyen o aumentan. Si en alguna poca se ven aumentar, es necesario recurrir lo antes posible a una asesora de un ingeniero especialista para que haga el diagnstico y recomiende la forma de actuar.

Estabilidad Embalse Santa Adela

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