1 INTRODUCCIN 1.1 Localizacin

La presa de Tous se construyo sobre el Ro Jcar (Xuquer), cerca de Valencia, en la zona Este de Es-paa.

Figuras 1 y 2

1.2 Historia sobre la presa Tenemos informes histricos de las crecidas del

Ro Jcar desde 1517 hasta el siglo XX. El 9 de Sep-tiembre de 1932 se dict una ley sobre la construccin del embalse de Alarcn y dems obras para la regula-cin del ro Jcar, suministro de agua a Valencia y regados de las huertas de Valencia, en las zonas de la Ribera Alta y Baja. Fruto de distintos trabajos, por parte de la Confederacin Hidrogrfica del Jcar, fue-ron elaboradas dos posibles soluciones. Posterior-mente, 1950, y tras numerosos ensayos se escogi una solucin alternativa, que se trataba de una presa de gran capacidad. Esta presa fue aprobada por la Admi-nistracin del Estado en 1955. Fue en 1958 cuando se empez a construir una presa de hormign cuyas ca-ractersticas ms importantes eran:

Cota normal de embalse 130 m

Capacidad 412 Hm3Caudal mxima avenida 5300 m3/s

Fue el 31 de Diciembre de 1964 cuando las obras

de la presa se detuvieron debido a condicionantes geolgicos, haba dos fallas cercanas al centro de la presa. Con fecha 22 de Julio de 1972 acord la Con-federacin Hidrogrfica del Jcar redactar el proyecto de una presa de materiales sueltos que aprovechase los estribos de gravedad ya realizados. Algunas de las caractersticas ms importantes de este proyecto eran:

Fallo de la Presa de Tous Francisco Jos Palma Durn E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos

RESUMEN: La presa de Tous, diseada de tipo mixto y localizada en Valencia sobre el ro Jcar, se rompi el 20 de Octubre de 1982. La parte de la cerrada de materiales sueltos no soporto la fuerte riada, que se produjo por culpa de la gota fra, causando 8 vctimas y numerosos daos materiales. Las consecuencias legales han tardado 20 aos en ser dictaminadas y an hoy, 19 Octubre del 2002, hay parte de la sentencia recurrida.

Cota de coronacin 98.65 m(primera fase)Nivel normal de embalse 84 mCapacidad 53 Hm3Caudal mximo avenida de 500 aos 6968 m3/s

Esta presa posea un aliviadero de labio fijo de

54m de longitud y capacidad de vertido de 4900m3/s, dos desages intermedios de 2150 m3/s y unos desa-ges de fondo de 475 m3/s.

Tras ensayos en modelos reducidos comprobaron

que se producan interferencias entre el aliviadero y los desages, por eso se autoriz un segundo pro-yecto. Fue en Febrero de 1976 cuando Don Salvador Madrigal firm como autor del proyecto 02/76 Modi-ficado nmero 2, Presa de Tous, Fase primera

1.3 Descripcin de la presa La presa era de materiales sueltos con ncleo de

arcillas. Los estribos eran de gravedad, ya que se res-petaron del proyecto original, y el aliviadero estaba situado en la margen derecha junto al estribo.

El aliviadero se redise con tres compuertas tipo

vagn colocadas en ranuras verticales existentes en cada uno de los tres vanos del aliviadero. Las com-puertas tenan una anchura de 15.33 m, una altura de 10.5 m y en las compuertas estaban ubicados rompevenas, para permitir la aireacin de la lmina de agua si llegase a verter sobre las compuertas.

El movimiento de las compuertas se consegua

mediante dos cadenas tipo galle, de doble ramal en los laterales de cada compuerta unidas a una estructura metlica porticada, en la cual tambin se ubicaban unos motores de 25 caballos capaces de elevar hasta 200 Tn. Los motores se podan accionar mediante energa elctrica que se obtena de un tendido de baja tensin cercano, tambin era factible la apertura de las compuertas manualmente, el ltimo dispositivo que tena la presa era un flotador en la compuerta del cen-tro que permita su apertura de forma automtica.

La presa tena dos desages intermedios y un desa-

ge de fondo de caractersticas;

Capacidad mxima de desage 7000 m/sDos desages intermedios 40 m/sCapacidad desage de fondo 375 m/s

El desage de fondo tena su embocadura en la to-

rre de toma, cerca de la ladera izquierda. El desage aprovech el tnel de desvo y posea una conduccin blindada con tubera circular interior de hormign de 4,5 m de dimetro. El desage de fondo tena unos

100 m de longitud y se bifurcaba en dos ramales tipo pantaln de 7.815 m de longitud.

La parte central estaba sobre una base de areniscas,

limos y margas; fue por ello que una presa de mate-riales sueltos result idnea para la cerrada. El talud de aguas arriba posea una pendiente uniforme, mien-tras que el de aguas abajo posee pendiente uniforme, pero tena escalones para aumentar la estabilidad. La presa posea un ncleo vertical de arcillas de seccin variable, no uniforme, limitado aguas arriba y abajo por filtros.

La geologa de la presa era compleja ya que se

combinaban las fallas a ambos mrgenes del ro, junto con un vaso formado por materiales calizos; arenas, limos y arcillas en la zona del lecho del ro

Figura 3

Figura 4

La presa se realizara en dos fases para que en la

primera los materiales que conformaban la parte de materiales sueltos asentasen y as poder realizar estu-dios de la presa antes de que estuviese construida.

Las caractersticas hidrolgicas de la cuenca son:

Superficie de la cuenca 17821 km2Intensidad mxima 20 Oct 1982 100mm/hora Precipitacin diaria pe-riodo de retorno 25 aos 45-185 mm Precipitacin diaria pe-riodo de retorno 50 aos 50-215 mm Precipitacin diaria pe-riodo de retorno 100 aos

60-265 mm Precipitacin diaria pe-riodo de retorno 500 aos

70-410 mm Aportacin media anual Tous 1868 hm3/ao

La presa se quera llevar a cabo en dos fases. El 3

de Octubre de 1978 la primera parte de la presa estaba llena para poder proporcionar agua a un canal que de-penda de ella. En el ao 1981 fue cuando realmente se terminaron todas las obras referidas a los elemen-tos mecnicos de la presa. El 10 de Agosto de 1981 Don Salvador fue cesado de su cargo como Director de Las Obras del Embalse de Tous al ser asignado, con independencia de otras actividades, a la jefatura de la Seccin Segunda de Ingeniera Sanitaria; el in-geniero de caminos Don Florentino sigui con el mando de la presa. Fue en 1982 cuando un fenmeno meteorolgico, conocido como la gota fra, provoc unas lluvias torrenciales y el desbordamiento de la presa con la consiguiente ruptura.

2 DESCRIPCIN DE LA ROTURA 2.1 Situacin inicial

Desde principios de Octubre hasta el 19 del mismo mes, estuvieron en la presa empleados de la empresa BYN, S.A. realizando una revisin de elementos me-cnicos como el engrase de las cadenas de las com-puertas y posterior comprobacin de su buen funcio-namiento, comprobacin de la electricidad en todos los sistemas, junto con el cambio del aceite del motor hidrulico de las compuertas del desage de fondo. Para poder realizar el cambio del aceite se pidi un grupo electrgeno de 80 KVA. El grupo electrgeno vena descargado, por lo que se dejo cargando.

Para comprender a partir de aqu lo que aconteci

debemos conocer qu es y cmo se forma la Gota Fra. El mar Mediterrneo es un mar pequeo; con el paso del verano sus aguas se van calentando hasta ex-tremos de casi treinta grados. Como sabemos, al au-mentar la temperatura, aumenta la evaporacin y el vapor de agua asciende a la atmsfera; si en las capas altas de la atmsfera hay aire fro, se producen enton-ces lo que se conocen como Cumulonimbos, que son

nubes de gran altura, hasta 10 km, totalmente cargadas de agua.

Figura 5 Cuando estas nubes cargadas de agua descargan, lo hacen de forma torrencial y se denomina gota fra. Po-demos observar en el mapa siguiente como la zona de Valencia tiene una alta ocurrencia de este fenmeno.

Figura 6

El mismo da 19 en Madrid se recibi el parte me-

teorolgico y tras examinar Don Jaime M., Jefe de Servicio de Aplicaciones y Recursos y Medio Am-biente del Instituto Nacional de Meteorologa, el parte para los das 19 y 20, comprendi l y otros compa-eros ms que la situacin que poda darse. El pro-blema que se les plante fue que la noticia ya se haba difundido y el parte minusvalor las lluvias que cae-ran.

2.2 Proceso de rotura Con la atmsfera en la situacin explicada, se dio

en 1982 el da 20 de Octubre una descarga torrencial en la cuenca del Jcar. Hacia las dos de la maana del da indicado se fue la corriente elctrica que alimen-taba la presa. El encargado tras comprobar que la luz no vena llam a un electricista que se dio cuenta que el fallo estaba en que dos fusibles de un seccionador se fundieron. El electricista intent ponerse en con-tacto con la empresa de electricidad, pero al no poder fue l mismo a dar el aviso, con la mala suerte que el Ro Sellent se haba desbordado y cort el camino.

Se produjo una fuerte elevacin del agua del em-

balse, que hacia las 9 de la maana tena una cota de 90.5 m, tres por encima del nivel de las compuertas. A las 10 el nivel del agua era de 92 m y solo se haba conseguido abrir la toma de regantes, pero no las compuertas del aliviadero que acodalaron. A las 12 el nivel del embalse estaba en la cota 96 m. Una hora ms tarde la cota era 96.5 m cuando la bveda del ca-nal Jcar Turia se hundi. A las 16:15 lleg a la presa un grupo electrgeno de 80 KVA. A las 16:30 el agua estaba en la cota 98.5. Al rato el agua rompi la parte izquierda del aliviadero de hormign y por este punto dbil creado fue por donde rpidamente se erosion la parte de materiales sueltos de la presa.

Figura 7

Se han realizado hidrogramas de los ros que son

afluentes del Jcar, como El Ro Magro, Ro Verde, Ro Albaida y se ha estimado que el hidrograma na-tural de los ros incluido el Jcar hubiese dado un cau-dal pico natural de 9900m3/seg.

Con posterioridad se hizo un modelo de la presa y se comprob, que inicialmente la existencia de la misma provoc una laminacin del agua y despus

de la rotura produjo un pico muy fuerte de unos 15000 m3/seg. Estos datos se han obtenido mediante la mo-delizacin hidrulica del Jcar, tomando como rugo-sidad de Mannig 0.05-0.1 para naranjales,0.02-0.025 para arrozales y 0.025-0.04 para la zona hortcola. Las prdidas tenidas en consideracin fueron las de gene-racin de velocidad y contraccin de filetes lquidos 1.5(V2/2g).

Figura 8

Analticamente se ha usado un modelo de rgimen

variable sobre todo para los Ros Jcar, Magro y Verde , tomndose como una condicin de contorno que el nivel del mar no cambia. El modelo hidrulico fue calibrado con las seales en el terreno que dej el agua.

3 CONSECUENCIAS DE LA ROTURA

3.1 Consecuencias a corto plazo: La primera gran consecuencia de su destruccin fue

la perdida de 8 personas (dato de Teodoro Estrela, se-gn otros documentos han sido 9 las victimas), 100000 evacuados y 95500 MPtas de 1982, unos 200000 del 2000 y 217000 en el 2002. Ms conse-cuencias fueron el corte de servicios, carreteras co-marcales, el corte de la autova A-7, lnea de ferroca-rriles Valencia-Ganda, anegacin de los campos que

encontr a su alrededor, ruptura de lneas telefni-cas, es decir, lo que se conoce como zona catastr-fica.

A continuacin se van a mostrar una serie de im-

genes de la zona y pueblos de alrededor despus de la rotura.

Figura 9

Figura 10

Figura 11

Figura 12

Figura 13

Como se puede apreciar en las imgenes las conse-cuencias inmediatas fueron catastrficas para los pue-blos que estaban en el valle del Jcar

Hemos de notar que el caudal tom dos direcciones

una hacia Ro Verde y otra hacia la Barcheta. Tras cruzar el agua la autova de Valencia-Almansa, parte del agua fluy a lo largo de la autova y cuando el agua lleg a la A-7, parte del caudal se lamin, que-dando el pico aproximadamente en 11300m3/seg. En el siguiente grafico apreciamos la cota que tom la lmina de agua a lo largo de todo el cauce del ro.

Figura 14

3.2 Consecuencias a largo plazo: La presa de Tous tena como misin principal, la-

minar las avenidas que se han producido desde siem-pre en la zona, por lo que hasta la construccin de la segunda presa, los pueblos de la rivera del Jcar vi-vieron sin el efecto laminador de un embalse frente a riadas. Otra consecuencia importante fue la insufi-ciencia de agua proveniente del embalse para riego, por ello se hizo un pequeo dique de tierra armada que pudo paliar, aunque poco, la necesidad de agua de los regantes.

A nivel de los ingenieros que hicieron la presa, he-

mos de saber que el 5 de Octubre de 1995 fue notifi-cada la sentencia 548/95 de la seccin tercera de la audiencia de Valencia. En dicha resolucin se excul-paba a los ingenieros, ya que la presa fue realizada de acuerdo con las normas tcnicas y las reglas de arte de la construccin. Diversos estudios, como el anali-zado, han puesto de manifiesto que el caudal que la presa recibi era superior al de la avenida de 500 aos. Ello lleva a afirmar que, aunque las compuertas

se hubieran abierto, la presa se hubiese roto; por lo que el efecto de la presa fue inicialmente laminador y gracias a ello las prdidas humanas fueron menores, que si el caudal del ro natural hubiese entrado en los pueblos sin el efecto del embalse.

A pesar de todo lo expuesto, la Administracin del

Estado se considera responsable civil subsidiario, tras la sentencia de la Sala Segunda del Tribunal Su-premo, de 15 de abril de 1997, por lo que posteriores proyectos de ley, como el del 6 de octubre de 1998, ms tarde se llegara a la ley 28/1999, de 16 de julio, manifestando los motivos que han llevado a conceder indemnizaciones y la forma de repartirlas. El motivo fundamental, como ya se ha dicho, fue la sentencia de 1997, pero adems los afectados que se acogieron al Real Decreto-ley 4/1993 obtuvieron una compensa-cin por debajo de la que posteriormente obtuvieron los que se acogieron al Real Decreto-ley 10/1995, por lo que con esta ley se intent seguir resarciendo daos de la presa e igualar las indemnizaciones. Posterior-mente ha habido ms leyes, siendo la ltima la 4/2002 ,de 22 de marzo, que viene a decir lo mismo, dando en esta un crdito ms pequeo.

4 ANALISIS RETROSPECTIVO DE LA SEGURIDAD

4.1 Antecedentes: Tras haber realizado el breve anlisis anterior pasa-

mos ahora al estudio del modo de fallo de la presa de Tous.

4.2 Resumen: Como ya se ha explicado en los apartados anterio-

res la presa de Tous sufri una avenida provocada por una gota fra en Octubre de 1982. El caudal de ave-nida que se dio en Tous fue superior al caudal de di-seo durante un periodo muy prolongado, de forma que el nivel del embalse creci hasta la cota mxima que tena la presa, provocando la rotura del aliviadero y la prdida del cuerpo de materiales sueltos.

Las consecuencias de la rotura fueron el falleci-miento de 8 personas y grandes prdidas econmicas que afectaron a todo el Arco Valenciano y consecuen-temente a toda Espaa.

4.3 Introduccin: Descripcin del fallo:

Como se puede observar en el mapa meteorolgico del da 19 de Octubre de 1982, que en la zona de Va-lencia se concentraba una fuerte borrasca. A las doce de la noche comenz a llover con mucha intensidad.

Figura15 La presa tena las compuertas del aliviadero cerra-

das junto con el canal de los regantes y el desage de fondo que tambin estaban cerrados, el nivel del em-balse ascendi hasta que a las 17:00 del da 20 se rompi la parte izquierda del aliviadero de la presa.

El agua erosion el ncleo de la misma dejando un pasillo por el cual sali toda el agua.

Datos disponibles: La geometra de la presa se puede observar en la

propias imgenes de la planta y de la superposicin de las dos secciones, A-A y B-B.

Los estribos de gravedad se encuentran marcados en rojo.

Junto al estribo derecho, siempre en sentido de la

corriente del ro, se ubic el aliviadero que por la sec-cin B-B podemos observar que tiene una geometra de vertedero de pared gruesa. El aliviadero posee en las entradas un abocinamiento que cubre parte de la presa de materiales sueltos. El aliviadero estaba divi-dido en tres compuertas de 15.33m de longitud y 10.5m de altura. El movimiento de las compuertas se consegua mediante dos cadenas tipo galle, de doble ramal en los laterales de cada compuerta unidas a una estructura metlica porticada, en la cual tambin se ubicaban unos motores de 25 caballos capaces de ele-var hasta 200 Tn. Bajo el propio aliviadero se encuen-tra la salida para el canal de la toma de regantes, que se distingue bien tanto en la vista en planta como en las secciones.

Figura16

La parte central, que es de materiales sueltos, posee una forma triangular con escalones en las cotas indi-cadas en la seccin A-A. Debemos puntualizar que la geometra mostrada no era la definitiva, puesto que a la presa le faltaba otra fase en la que ganara cota la parte central.

Los estribos de la presa eran de hormign, ya que

pertenecan a un proyecto de la presa que no se lleg a terminar, el estado de los mismos era bueno. El ali-viadero tambin era de hormign y sus caractersticas estaban dentro de lo normal. La parte de materiales sueltos estaba tambin en buen estado, ya que los pe-queos problemas que hubo de filtraciones fueron co-rregidos, esta parte central estaba materializada por unos espaldones de escollera, dos filtros, tanto aguas arriba como aguas abajo y un ncleo arcilloso.

Los datos disponibles sobre los agentes y el en-torno de la presa son de vital importancia en el estudia que se ver a continuacin, es por ello que pasamos exponerlos con total claridad.

El agente fundamental que caus el desastre fue la avenida que se produjo debida a las lluvias mencio-nadas anteriormente. El hidrograma que se dio lo te-nemos representado a continuacin.

Clculo de coeficientes de la Teora de Seguridad: Empezamos a valorar las consecuencias de la ro-

tura de la presa determinando los ndices I.R.E. e I.R.S.A..

Por medio del ndice de repercusin econmica

(I.R.E.) determinamos la vida til de la presa, mien-tras que por el ndice de repercusin social y ambien-tal (I.R.S.A.) determinamos la probabilidad de fallo que deben cumplir todos los modos de fallo principa-les.

Determinacin del I.R.E.: CRD= repercusiones econmicas de la reconstruc-

cin de la presa, para Tous tomamos doce millones de Euros.

C0= importe estipulado por cada pas, para Espaa

se considera tres millones de Euros. Para determinar CRI partimos de la siguiente fr-

mula:

Donde C, A y B son indicadores que se obtienen a partir de unos valores predeterminados.

El indicador A nos valora el mbito del sistema econmico y productivo de la zona.

0...

CCCERI RIRD

BACCCRI

0

Figura 17

Figura 18

mbito ValoracinLocal 1 Regional 2 Nacional/Internacio-nal

5

El indicador B nos valora la importancia estrat-gica del sistema econmico y productivo de la zona.

Importancia Estratgica ValoracinIrrelevante 0 Relevante 2 Esencial 5 El indicador C nos valora la importancia econ-

mica de la presa para el sistema econmico y produc-tivo de la zona.

Importancia Econmica ValoracinIrrelevante 0 Relevante 1 Esencial 2 Observando las tablas anteriores determinamos el

I.R.E. de nuestra presa donde: A = 5 B = 5 C = 2

CRD = 12 C0=3 I.R.E.= 24204 Viendo la siguiente tabla

Repercusin Econmica

I.R.E.Baja I.R.E.20

As nuestra repercusin econmica, segn el I.R.E., es alta. Determinacin del I.R.S.A.:

Definimos:

I.R.S.A.1 = valoracin de prdidas de vidas hu-

manas.

Afeccin ValoracinRemota 0Baja 3Alta 10Catastrfica 20

I.R.S.A.2 = valoracin de impactos sobre el medio ambiente y patrimonio histrico.

Afeccin Valoracin

Remota 0Baja 2Media 4Alta 8Muy Alta 15

I.R.S.A.3 = valoracin de la alarma social.

Alarma Social Valoracin

Baja 0Media 5Alta 10Mxima 15

Observando las tablas anteriores determinamos el

I.R.S.A. de nuestra presa. donde: I.R.S.A.1 = 15 I.R.S.A.2 = 6

I.R.S.A.3 = 15 I.R.S.A.= 36 Viendo la siguiente tabla: Repercusin Social y

AmbientalI.R.S.A.

Irrelevante 5.... ASRIRelevante 20....5 ASRIAlta 30....20 ASRICatastrfica 30.... ASRI

As nuestra repercusin social y ambiental , segn

el I.R.S.A., es catastrfica. Pasamos a determinar la vida til mnima, aten-

diendo al I.R.E.: I.R.E. 5 6-20 20

V.Umnima 30 50 100

205520

CCRI

3

1........

iiASRIASRI

Por lo tanto, obtenemos una vida til mnima de 100 aos.

Pasamos a determinar la probabilidad de fallo,

atendiendo al I.R.S.A.:

I.R.S.A. 5 5-19 20-29 30Prob.fallo 0.20 0.10 0.01 0.0001

Por lo tanto nuestra probabilidad de fallo ser de

10-4. Una vez obtenida la vida til mnima y la probabi-

lidad de fallo, determinamos el periodo de retorno a partir de la siguiente frmula:

Sabiendo que:

Pf = 10-4 VU =100 aos Con lo cual obtenemos:

Rt= 1000 aos. Secuencia temporal del modo de fallo: Todo comenz debido a las lluvias producidas en

nuestra zona el da 20 de Octubre. Debido a estas llu-vias la cuenca de captacin del Jcar, con afluentes y barrancos, recibi en toda su profundidad y anchura una lluvia que en volmenes de ms de 2000 Hm3 aguas arriba y 1000 Hm3 aguas debajo de Tous, dis-tribuyndose de manera desigual en intensidad, pero determinando que toda el agua superficial cada en la cuenca aguas arriba pasara en gran medida por el lu-gar de la cerrada, lo que dio lugar a unos sucesos que cronolgicamente resumimos as:

En las primeras horas del da 20, al igual que en

otras zonas, se inici una lluvia de tal intensidad que determin que el ro Escalona subiera de tal modo que se produjo una avenida de aproximadamente 3500 m3/s, que al desembocar en el pantano de Tous dio lugar a una elevacin del nivel de las aguas embalsa-das que a las 8 horas alcanzaba la cota 88,70m.

Las aguas del embalse de Tous sufrieron como

consecuencia de la aportacin del ro escalona ms la pluvial y escorrentas, sabiendo que el Jcar apenas traa agua al amanecer del da 20, la elevacin del ni-vel del embalse hasta el nivel que antes se ha dicho,

ocasionndose con ello un vertido sobre las compuer-tas del aliviadero de superficie de 1,2 m a las 8 de la maana. A las 8:30 se abrieron parcialmente las com-puertas de la presa de Embarcaderos, aguas arriba de Tous, que empez a soltar 300 m3/s. Tambin al mismo tiempo, aguas debajo de la presa, el ro Sellent se desbord inundando diversas poblaciones.

Sigui lloviendo todo el da, con irregular distribu-

cin en la cuenca del Jcar y en puntos muy alejados del embalse de Tous.

A las 11:30, el nivel de embalse sube 3,5 metros

ms, llegando a la cota 95,5 m con un total de agua embalsada de 100 Hm3.

A las 12:00, el nivel del embalse llega a la cota

96m. A las 13:00, el nivel llega a la cota 96,5m y se

hunde la bveda del canal Jcar-Turia, aguas debajo de la torre de toma, destruyendo la salida del agua, la carretera que iba a la coronacin de la presa.

A las 15:30, el nivel de aguas de embalse llega a la

cota 97,5m. A las 16:30, el agua empieza a coronar la presa al-

canzando para ello la cota 98.5; y media hora despus, agua embalsada empieza a verter sobre el cuerpo de la presa: primero por el estribo derecho y despus por el cuerpo central, con el cuerpo central cayendo el agua por el paramento de aguas abajo iniciando un proceso de erosin de los materiales sueltos de la es-collera.

Al seguir subiendo el nivel del embalse y del ver-

tido, se rebas la cota 100m a las 17:30. Paralela-mente el nivel y la gravedad de la erosin en la presa aument, favorecida por el filtrado de agua por la es-collera que se fue desmoronando, atacando el agua al ncleo de arcilla desprotegido por la desaparicin de la escollera, lo que produjo que el agua en su salida ocasionara grietas de delante a atrs.

A partir de las 18:30, momento en que empez a

anochecer, no se pudo seguir visualmente la desapa-ricin de la presa pero se estima, por la entrada del agua, el aumento del nivel del embalse y del vertido y el empuje de aguas sobre los elementos ms eleva-dos de la presa, que a las 19:15 horas la erosin au-ment en la presa hasta el extremo de provocarla cada del muro cajero izquierdo del aliviadero de su-perficie, que arrastr a la compuerta varios cientos de metros, as como parte del prtico metlico. Ello oca-sion una salida brusca del agua que aument la ero-sin provocando hendiduras en el ncleo de arcillas de la presa, por lo que el agua sali por ella a gran

VU

t

VUf R

PP

11111

velocidad y con un volumen en progresin que des-moron la presa, provocando una onda de avenida que ocasion una elevacin de niveles aguas abajo.

Finalmente, se pudo cifrar que sobre las 24:00 del da 20 y las 1:30 del da 21, lleg la avenida mxima a lo que fue el embalse. A partir de ese momento y en los das sucesivos, el ro se fue normalizando. Ecuacin de verificacin: Sabemos que la variacin de volumen que se pro-duce en un embalse se rige por la frmula:

(1) V incremento de volumen que sufre el embalse. QAV = caudal de avenida, dado por el histograma. QS = caudal aliviado por la presa, para el caso que ocurri tomaremos la frmula de vertederos de labio fino, y para el caso de compuertas abiertas tomaremos el caso de vertederos de labio grueso. Hemos de saber que ambas frmulas son aproximadas y no manifies-tan las condiciones exactas que se dieron en Tous. De la frmula (1) podemos plantear la siguiente ecuacin diferencial:

V(t) =QAV - QS Caso Primero (Compuertas Cerradas):

Este es el caso que realmente se dio en la presa.

QS = 5.19.1 hL Longitud de las compuertas: L = 46 m. Altura de vertido: h = variable en funcin del pro-pio volumen que la presa posea en ese momento. Para su clculo hemos tomado la curva volumen-cota de la actual presa de Tous debido a que est ubicada en la misma cerrada que la anterior.

Figura 19

La frmula QS es aproximada, ya que corres-

ponde con la frmula de vertederos de pared delgada. En nuestro clculo hemos supuestos que al rebasar la lmina de agua las compuertas stas actuaron como dicho vertedero.

El caudal del hidrograma lo hemos aproximado de

forma lineal para poder introducirlo con facilidad en el mathematica, como se aprecia en la imagen de la siguiente pgina. El caudal aliviado, QS = 5.14.87 h , lo hemos de po-ner en funcin del volumen de agua embalsada, y ste como sabemos est en funcin del tiempo. Inicial-mente la presa no verti agua por el aliviadero, debido a que las compuertas no se pudieron abrir y por ello el caudal QS tiene un intervalo de tiempo que vale cero. Para obtener ese intervalo de tiempo hemos ob-tenido el volumen que se llen en el embalse desde la cota 84 a la cota 87.5, ya que es el lmite superior de las compuertas y a partir de aqu si comenzara el ver-tido. En la frmula de QS posee un segundo apartado, en el que s vierte con un caudal dado por la frmula del vertedero de pared delgada y usando la curva cota volumen entre los puntos (50 Hm3, 84m) y (130 Hm3, 101m), que se ha aproximado de forma lineal. El siguiente paso es la introduccin de los datos en algn programa informtico, en nuestro caso hemos escogido el mathematica. Una vez introducidos estos datos el mathematica nos da la solucin de la ecuacin diferencial, la cual hemos representado junto con el volumen mximo de agua que posea Tous, de esta forma obtenemos la hora a la cual la cota del agua del embalse alcanz la cota de coronacin de la presa.

tQQV SAV

Figura 20

Figura 21

Figura 22 Como se puede observar, el hecho de no poder abrir las compuertas ha supuesto un aumento de elevacin del nivel del embalse desde el mismo instante en que el hidrograma comienza. El volumen de agua que em-balso la presa en funcin del tiempo, curva azul, llega a su mximo posible, volumen mximo del embalse, a los 58286 segundos, que es aproximadamente 16h 11.4m, que comparado con la secuencia temporal an-teriormente explicada podemos ver como nuestro modelo es correcto, ya que segn los datos reales el agua empez a coronar la presa entorno a las 16:30, por lo que nuestro modelo es realmente certero ya que nos ha dado que el agua coronara a las 16h y 11,4m .

Todo queda ms explcito si pintamos la secuencia

temporal del nivel de la superficie del embalse y la comparamos con la que hemos obtenido mediante la ecuacin diferencial, para ello volvemos a hacer uso de la curva cota-volumen y del mathematica.

hreal = Interpolation [ { {-1000,84}, {0,84}, {28800,88.7}, {41400,95.5}, {43200,96}, {46800,96.5}, {55800,97.5}, {59400,98.5}, {63000,100} }, Inter-polationOrder->3 ]; h[t_] = 84+2.125*(10^-7)*(Evaluate[V[t]/.solutio-50000000]) ; Plot[{98.5,h[t],hreal[t]},{t,0,63000},PlotStyle->{ {RGBColor[1,0,0],Thick-ness[0.008]}, {RGBColor[0,0,1],Thickness[0.008]}, {RGBColor[0,1,0],Thickness[0.008]} }, AspectRatio->1, AxesLabel->{ tiempo , cota } }

Figura 23

En la grfica se muestra con color verde la interpo-lacin de los datos reales del nivel del embalse (obte-nidos de la secuencia temporal descrita anteriormente y aadindole un punto inicial antes del tiempo cero para mejorar la interpolacin). La curva azul repre-senta la solucin de nuestro modelo diferencial. Po-demos observar el elevado grado de coincidencia ini-cial entre las dos curvas, lo cual refleja que las aproximaciones realizadas no cometan errores grose-ros con respecto a la realidad. La diferencia en el l-timo tramo se puede debe a dos factores importantes. El primer factor que influye en esta disparidad es la falta de datos reales acerca de la cota del embalse, los que tenemos son pocos, ello lleva a una peor interpo-lacin. El segundo factor es que nuestro modelo no tiene presente las filtraciones, ni el oleaje, estos fe-nmenos, que afectaron a la presa no estn reflejados y obviamente cobran ms importancia conforme ms al lmite estemos trabajando. Aun con las limitaciones mencionadas podemos afirmar que la aproximacin es razonablemente buena para nuestros medios. Ahora vamos a realizar el mismo clculo teniendo en cuenta que las compuertas no hubiesen fallado. Caso segundo (Compuertas Abiertas): Este es el caso que se hubiese dado con un funcio-namiento normal de la presa.

QS = 5.17.1 hL Longitud de las compuertas: L = 46 m. Altura de vertido: h = variable en funcin del pro-pio volumen que la presa posea en ese momento. Para su clculo hemos tomado la curva cota volumen de la

actual presa de Tous debido a que est ubicada en la misma cerrada que la anterior.

La introduccin del caudal de avenida es el mismo, sin embargo el caudal de vertido ahora si ha cambiado ya que inicialmente el agua tendra una h = 7 m de vertido.

Figura 24

Figura 25

Podemos observar que el volumen inicial de la presa hubiese disminuido al principio, debido a que se empezara a verter agua con una altura de lmina de agua de 7 metros. Sin embargo se observa que al poco tiempo el caudal que llega es tal, que el volumen de la presa empezara a subir otra vez, llegando a igualar el volumen mximo que sta misma posea.

Figura 26 El tiempo para el cual la presa hubiese roto habra

sido de 77887 segundos, que en horas es aproximada-mente 21h 38 m.

Hay una diferencia de tiempo entre el caso real,

con las compuertas bajadas, y el caso ideal, con las compuertas elevadas, de 5h 26.6m. La grafica de color azul es el volumen que se dio y con color verde es el volumen si se hubieran subido las compuertas.

Como se debe arreglar: Este epgrafe puede entenderse de dos formas dis-tintas, una primera que es cmo debamos haber cal-culado la avenida, la segunda es cmo arreglar la presa despus del accidente.

Para la primera debemos saber como se calcula la avenida de proyecto de una presa. Para ello debemos tomar una vida til y una probabilidad de fallo, con ello obtendremos el periodo de retorno de nuestro agente. El siguiente paso es tener un buen muestreo de dicho agente y con ello mediante un ajuste Gumbel obtener el valor de dicho agente para el periodo de retorno anteriormente obtenido. En este procedi-miento podemos encontrar un problema, si nos damos cuenta todo depende finalmente de la cantidad de muestras de nuestro agente. Si tenemos pocas mues-tras o las que tenemos no son muy representativas, el valor del agente, en nuestro caso el caudal, no ser el correcto. La siguiente tabla representa las avenidas de proyecto para distintos periodos de retorno y teniendo en cuenta que la avenida diese una aportacin m-xima en el hidrograma de avenida o fuese la avenida de caudal mximo.

Avenida Duracin

(H) Caudal Punta (m3/s)

Aporta-cin

(Hm3)T=25 aos 72 2500 -T=50 aos 72 3000 250T=100 aos 72 4200 350T=500 aos 50 9281 460T=500 aos 76 6051 688T=1000aos(Qmax)

50 12715 635T=1000aos(Vmax)

76 7557 874PMA(Qmax) 50 25979 1321PMA(Vmax) 76 14614 1776

Si nos remitimos ahora al caudal que poda aliviar la antigua presa de Tous, vemos que es de 7000 m3/s y se aproxima a la avenida de 1000 aos para la apor-tacin mxima (mximo volumen del hidrograma). Recordemos que en nuestro clculo nos daba como periodo de retorno el de 1000 aos. Hemos de tener presente que antes de Tous no se hacia la distincin entre caudal para una aportacin mxima o para un caudal mximo, por lo que nosotros con los datos que se cont en aquel entonces hubisemos diseado el aliviadero con caractersticas similares. Ahora nos queda responder a cmo se debe solu-cionar el fallo de esta presa. Hemos visto en imgenes anteriores que la presa perdi toda la parte central de materiales sueltos y que el aliviadero tambin co-laps. La nica forma de reparacin es demolicin de los restos que quedaron y la reconstruccin adoptando criterios ms conservadores, como de hecho se hizo. Son zonas crticas siempre los cambios de materiales, ya que por ellos es por donde la obra suele fallar, por

Figura 27

eso tenemos que dar mucha importancia a la transi-cin entre el aliviadero y la presa de materiales suel-tos.

5 ACTUACIONES POSTERIORES En 1990 Ferrovial Agroman y Dragados empiezan

las obras de la nueva presa de Tous. Esta vez es una presa por completo de materiales sueltos salvo, como es lgico, el aliviadero y los desages intermedios so-bre la presa. Las caractersticas de la actual presa son:

Embalse

Mximo nivel normal 130 Volumen 340 hm3Superficie de embalse 980 haMximo nivel extraor-dinario

145

Presa Tipo Materiales sueltos

Altura sobre cimientos 133.5 mAltura sobre el cauce 109 mAncho de coronacin 9 m Longitud de coronacin 1316 mPendiente espaldn de aguas arriba

1.85:1(espaldn quebrado)

Pendiente espaldn aguas abajo

1.5:1(espaldn quebrado)

Volumen de materiales sueltos

7.500.000 m3

Aliviadero Tipo Vertedero de labio fijo

a dos nivelesCapacidad de diseo 5200 m3/sLongitud 75 mCota del umbral (verte-dero inferior)

130 mCota del umbral (verte-dero superior)

140 m

Desage intermedio Nmero de desages 4Compuertas de seguridad 4 BureauCompuertas de regulacin 4 TaintorCapacidad de desage 1170 m3/sCota umbral 80

Desage de fondo Emplazamiento Margen izquierda, tnel

de desvoCompuertas para regu-lacin

2 BureauCompuertas para cierre 2 BureauCapacidad de desage 370 m3/sCota umbral 70

Figura 28 El tnel de desvo se cerr el 3 de Noviembre de 1994 y fue entonces cuando comenz a embalsar agua.

Vemos en la figura la parte de aguas arriba del ali-

viadero.

Figura 29 Vista desde el estribo izquierdo de la nueva presa

de Tous.

Figura 30

6 CONCLUSIONES Tras el estudio que hemos realizado en este trabajo

estamos en disposicin de realizar una valoracin ob-jetiva del fallo de la presa de Tous.

Tras realizar los parmetros I.R.E. e I.R.S.A. obtu-

vimos la vida til de 100 aos y la probabilidad de fallo de 0.0001, con ellos conseguimos el periodo de retorno de nuestro agente que era de 1000 aos. Si nos damos cuenta este periodo de retorno se corresponde con un caudal de avenida de volumen mximo de 7557 m3/s, ello nos lleva a pensar que el diseo del aliviadero para los mtodos de aquel tiempo eran los correctos, ya que el aliviadero estaba diseado para unos 7000 m3/s.

Siguiendo nuestro estudio podemos afirmar que el

fallo que ocurri en las compuertas no fue un hecho que hubiese decidido la vida de la obra. Recordando las graficas obtenidas con el mathematica, la presa hubiese roto con las compuertas elevadas o sin ele-varse. Esto nos lleva a pensar la magnitud de la ave-nida, que es calificable no de extrema sino de catas-trfica. Despus de Tous se ha observado un avance en el clculo de las avenidas. Se consideran dos ave-nidas que pueden afectar a nuestra obra, aquella que de un volumen mximo en el hidrograma de avenida o aquella que de un pico mximo de caudal en el hi-drograma de avenida. Recordamos que si el dimen-sionamiento hubiese sido realizado con las tcnicas actuales y hubisemos escogido la avenida de 1000 aos pero para el caudal mximo, que era de unos 12000 m3/s si hubiramos tenido aliviadero sufi-ciente.

La siguiente pregunta que nos hacemos es, qu hu-

biese ocurrido si la presa no hubiera estado embalsada hasta la cota 84, sino que hubiese estado a la mitad. Eso no son ms que elucubraciones periodsticas que el nico fin es la noticia. Aun as, parece lgico pen-sar que la presa se hubiese llenado y que no se habra roto. Sin embargo, tambin hemos de matizar que la presa tena que dar suministro de agua al canal de re-gantes, para ello el nivel del agua deba haber estado en la cota a la que estaba.

Como conclusin podemos extraer que esta presa

ha marcado un antes y un despus en los siguientes aspectos: la importancia en la fase de recopilacin de datos, diseo, la grandsima importancia que en las obras tiene la fase de mantenimiento junto con la ne-cesidad de planes de emergencia.

7 FIGURAS Figuras 1 y 2: Mapas de situacin. Figura 3: Fotografa extrada de: La presa de

Tous, Ministerio de Obras Pblicas, Transportes y Medio Ambiente. Figura 4: Perfil de la presa. Figura 5: Formacin de cumulonimbos. Figura 6: Mapa de catstrofes debidas a lluvias to-rrenciales.

Figura 7: Fotografa extrada de: Hidraulic Mode-ling of the Tous Dam Break, Teodoro Estrela.

Figura 8: Grfica extrada de: Hidraulic Modeling of the Tous Dam Break, Teodoro Estrela.

Figuras 9-13: Fotografas obtenidas de: http://www.meteored.com/ram/numero5/tous.asp.

Figura 14: Grfico extrado de: Hidraulic Mode-ling of the Tous Dam Break, Teodoro Estrela

Firgura 15: Fotografa obtenida de: http://www.meteored.com/ram/numero5/tous.asp.

Figuras 16 y 17: Grficos extrados de: La presa de Tous, Ministerio de Obras Pblicas, Transportes y Medio Ambiente.

Figura 18: Grfico obtenido de: Hidraulic Model-ing of the Tous Dam Break, Teodoro Estrela.

Figura19: Grfico obtenido de : La presa de Tous, Ministerio de Obras Pblicas, Transportes y Medio Ambiente.

Figuras 20-23: Grficos representados con mat-hematica de las soluciones del problema planteado.

Figura 24: Seccin aliviadero tomada de: La presa de Tous, Ministerio de Obras Pblicas, Transportes y Medio Ambiente.

Figuras 25-27: : Grficos representados con mathematica de las soluciones del problema plan-teado. Figura 28-30: Fotografa extrada de: La presa de Tous, Ministerio de Obras Pblicas, Transportes y Medio Ambiente.

8 BIBLIOGRAFA Y REFERENCIAS - Ministerio de Obras Pblicas, Transportes y

Medio Ambiente (1996). La presa de Tous, Ministerio de Obras Pblicas, Transportes y Medio Ambiente.

- Confederacin hidrogrfica del Jcar, Presa de Tous, 60 Reunin Ejecutiva del Comit Internacional de Grandes Presas.

- Revista de Obras Pblicas, Octubre 1995. - Teodoro Estrela. Hidraulic Modeling of

the Tous Dam Break, http://www.hrwalling-ford.co.uk/pro-jects/CADAM/CADAM/Zaragoza/Contents.html

- Ramn Montero Fernndez-Cid El Dere-cho.97/1751 TS2,S 15-4-1997, nm492/1997,rec. 3272/1995.

http://noticias.juridicas.com/base_datos/Ad-min/l28-1999.html http://www.senado.es/tpubhtml/A0124-7.html http://www.boe.es/boe/boe03.htm http://www.meteored.com/ram/numero5/tous.asp