Greg morris
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Sedimentación y Manejo Sostenible de Embalses Dr. Gregory L. Morris, P.E. San Juan, Puerto Rico www.gmaeng.com Represa Romano (Harbaque, Síria). Abandonado más de 1000 años y los sedimentos aún están intactos.
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Sedimentación y Manejo Sostenible de Embalses
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Sedimentación y Manejo
Sostenible de Embalses
Dr. Gregory L. Morris, P.E.
San Juan, Puerto Rico
www.gmaeng.com
Represa Romano (Harbaque, Síria). Abandonado más
de 1000 años y los sedimentos aún están intactos.
Conceptos de Sostenibilidad
para Embalses
• Nuestro sociedad es hidráulica – depende de grandes cantidades de
agua. Sobre 80% de los usos consumptivos son para producir
alimentos, y 20% de la electricidad a nivel mundial proviene de hidro.
• Los embalses son un clase de infraestructura único en cuanto que
depende de una combinación favorables de factores de hidrología,
topografía, geología y uso de terreno.
• Se puede re-constuir la represa, pero no el embalse. Son pocos los
sitos para embalses, y no están fabricando más sitios.
• Una vez sedimentada un embalse, es muy deficil y costoso recuperar
la capacidad perdida, particularmente para las embalses más grandes.
OBJETIVO: Permitir la operabilidad de la infraestructura de los embalses
por un tiempo indefinido mediante el manejo de la sedimentación.
Sedimentación de Embalses
Embalse Camaré, Venezuela: totalmente sedimentado en 14 años.
Escorrentía anual
Volumen embalseCapacidad:influjo =
Cuenca no-embalsada
Embalse
Cuales embalses tendrán problemas más rápidos?
1.Embalses de menor tamaño hidrológico
2.Cuencas con mayor tasa de erosión y rendimiento
de sedimento
El tamaño hidrológico se representa por
la razón Capacidad:Influjo
Curva “Brune”:Indica por ciento del sedimento atrapada por un embalse de operación
convencional. En general, los embalses son muy eficientes en atrapar
sedimentos.
Cuando se experimentan problemas
por la sedimentación?
• En general, con la pérdida de 50% de la capacidad el
embalse va tener serios problemas en cumplir su
función de su diseño original.
• Muchos embalses experimentan problemas al perder
muy poca capacidad si la sedimentación está enfocado
en zonas críticas.
– Ejemplo: Corrientes de turbiedad que depositan sedimentos a la
zona de la toma.
• Muchos embalses experimentan tasas de sedimentación
mayor que lo anticipado en el diseño original.
Estudios Batimétricos:Determinar la Tasa de Sedimentación
Determinar patrón de sedimentación(Embalse El Cajón, Honduras)
Patrónes de Sedimentación:
•Zonas de deposición
– Material grueso en la delta
– Material fino aguas abajo de la delta
– Varía mucho de un embalse a otro
•Consecuencias
– Pérdida de capacidad
– Obstrucción de compuertas y tomas
– Gasto de equipo por turbinar agua con sedimentos (nogami eqn.)
– Problemas aguas abajo del embalse
– Problemas aguas arriba de delta
Patrones de Deposición de Sedimento
Deposito por corrientes de
turbiedad (material fino)
Deposito de fondo
(material fino)
Deposito en delta
(material grueso)
Delta con sedimento finoEmblase Playas, Colombia
Delta con sedimento gruesoEmbalse Yeso, Chile
ARENA (transportada por crecida)
FINOS
FINOS
Los sedimentos no son uniformes, particularmente
en la zona cercano a la delta
Embalse Folsom, California
Deposito de
Sedimentos
Finos cercano a
la represa
Embalse Sri Rama Sagar, Andhra Pradesh, India
Lago Prieto, Puerto Rico
El sedimento fino llena primero la parte mas profundo de la
sección transversal, creando así un lecho llano.
Acumulación de Sedimento
Lecho Sedimentada es horizontal
Elev. vertedero
Fondo original
Embalse Elephant Butte, New Mexico, USA
Corriente de TurbiedadPuede crear un “lago de fango” y depósitos horizontales
Delta
Lago de Fango y un
lecho que extiende
horizontalmente aguas
arriba de la represa
Punto de SumergenciaCambio en color, confluencia del influjo
y la contra-corriente, acumulación de
material flotante.
Agua clara
Corriente túrbia
Contra-corriente
inducida
Turbiedad aguas debajo
de la represa
Agua túrbia entrando
al embalse
Agua clara superficial
dentro del embalse
Represa
Represa Dos Bocas
Puerto Rico
Ejemplo de una corriente
de turbiedad pasando por
un pequeño embalse
hidroeléctrico.
Punto de sumergencia de corriente de turbiedadEmbalse Playas, Colombia
Material flotante acumulado en punto de sumergenciaEmbalse Salvajinas, Colombia
Impactos de la Sedimentación:
•Aguas Arriba
– Puede depositar sedimentos aguas arriba del nivel del lago
– Aumentar nivel del río: inundaciones, saturación de suelos
•Dentro del Embalse
– Pérdida de volumen
– Obstrucción de compuertas y tomas
•Aguas Abajo de la Represa
– Gasto de equipo por turbinar agua con sedimentos gruesos
– Falta de sedimento grueso aguas abajo de la represa resulta en socavación del
cauce del río, erosión acelerada de riberas
– La descarga de sedimentos puede producir daños económicos y ambientales
Impactos de la Sedimentación
Inundación
Zona de
Erosión
Pérdida de Almacenaje
Zona de Acumulación
So
cavació
n
Toma de riego cegado por la acumulación de sedimento en la zona deltaica.
(Embalse Rosarios, Sudan)
Incisión del lecho del río resulta en erosión de ribera acelerada
Socavación de pilastras de puentes aguas debajo de una represa
Año
De
sc
arg
a P
rom
ed
io D
iari
a (
m3/s
)
Impacto del embalse en los flujos aguas abajo:(Reducción en magnitud de crecidas reduce el transporte de sedimento)
El proceso del aporte de sedimentos:•La mitad de los sedimentos transportados en 2 días al año
•Variabilidad en el tiempo
– Variación de año en año
– Variación diaria dentro de cada año
– Variación durante la crecida
•Variabilidad en las zonas de origin
– 20% de la cuenca contribuya 80% de los sedimentos
– Enfocar control en las áreas de la cuenca más vulnerables
Conocimiento de los procesos de aporte permite
el desarrollo de estrategias efectivas en manejar los
sedimentos
La mayoría de los sedimentos son transportadas por crecidas grandes.
El manejo de sedimentos tiene que enfocar en el manejo de estos eventos.
Descarg
a (
pie
s3/s
)Tu
rbid
ez (
UN
T)
Turbiedad alta al principio de un
evento de escorrentía.
Producida por la alta disponibilidad
de sedimento erosionada de la
cuenca al inicio de la lluvia.
La turbiedad está
relacionado principalmente a
los sedimentos finos
derivados por la erosión de
suelos por la lluvia.
La concentración de sedimentos es también
variable durante una crecida
Cottonwood River, Kansas
754 mi2
1200 UNT @ 800 cfs
300 UNT @ 1600 cfs
Variabilidad en Tiempo
1 mg/L
500 mg/L
Variabilidad de Concentración en el Tiempo:
La alta variabilidad en la concentración con el tiempo se refleja
en la relación de sólido-líquido.
Río Reventezón
10 a.m.
(aguas claras)
Río Reventezón
5 p.m.
(aguas túrbias)
El Concepto de “Manejo de Sedimentos”
•Lograr un “Balance de Sedimentos”
– Carga de sedimentos entrando el embalse es igualada por la descarga de
sedimentos aguas abajo.
– Muy deficil de lograr para todos los tamaños de sedimentos (el
componente más deficil de balancear son los sedimentos gruesos).
– Típicamente requiere un tamaño hidrológico pequeño.
•Reducir la Tasa de Pérdida en Capacidad
– Prolongar la “vida útil” para preservar los beneficios del diseño original.
– Cambiar operación para lograr uso al largo plazo, a pesar de la
sedimentación, con beneficios diferentes ó reducidas.
•Protejer Compnentes Críticas (eg. tomas)
•Minimizar Daños Ambientales
ALTERNATIVAS DE MANEJO:
•Hay varios sistemas de clasificación
•Hay una variedad de alternativas
•Varios alternativas pueden ser aplicada
simultaneaments
Technique Timing PlaceMethods and details of
sediment control measures Examples of
dams in Japan
Examples of
dams in Europe
Sumi & Kantoush
Reduce Sediment Inflow from Upstream Route or Redistribute Sediments Increase or Recover Volume
Reduce Sediment
Production
Soil Erosion
Control
Streambank
Erosion
Control
Sediment Trapping
Above Reservoir
Onstream
Structures
Forests
Pasture
Farms
Construction
sites and
Developed
Areas
Dispersed
structures
Sediment
Bypass
Sediment
Pass-Through
Turbid Density
Currents
Flood
Seasonal
Mechanical
Excavation
Dry
Excavatio
n
Dredging
Hydraulic
Excavation
Empty
Flushing
Pressure
Scouring
Siphon Dredge
Hydraulic Dredge
Air Lift Dredge
Bucket Dredge
Sediment
Redistributio
n
Estrategias de Manejo: Clasificados por Técnica
Non-
structural
measures
Raise the
Dam
Flood
Bypass
Offstream
Reservoirs
Drawdown
Routing
Sediment
Re-distribution
G. Morris
Reducir el Influjo de
SedimentosRastrear Sedimentos:
Minimisar Deposición
Remover Sedimentos
una vez Depositados
Reducir el Influjo de Sedimentos•Control de erosión en la cuenca
– Trabajando con hasta miles de propiedades
– Trabajando con terrenos abandonados
– Incertendumbres: fuego, seguridad, condiciones económicos
•Construcción de Obras para Atrapar Sedimentos
– Embalses aguas arriba
– Trampas de sedimentos
– Miles de charcas agrícolas
Inicio del proceso de erosión por el impacto de gotas de lluvia.
La cobortura vegetal es el factor más importante en el control de erosión.
Movimiento de tierra para
la construcción hace el
suelo particularmente
susceptible a erosión
Erosión por la concentración de flujo (Colombia)
Erosión por
un sendero
Cárcavas
• Erosión ocasionado por la concentración
del flujo
• Empiezan pequeño, y entonces crecen
Patrón Longitudinal de una Cárcava
Zona de erosión
al pie de una
pared vertical
Zona de transporte del
material erosionado
Zona de deposición del
material erosionado
Este patón es típica de
la gran mayoría de las
cárcavas
Crecimiento
Zona de raíces
Cárcavas
Los suelos altamente
erosionables no requieren de
mucho agua para ocasionar la
creación de cárcavas.
Zona embalse Tacagua, altiplano de Bolivia
Suelo aluvial superior protegido
por raíces.
Suelo aluvial inferior más débil
y susceptible a la erosión.
Crecimiento de cárcavas iniciadas por sobrepastoreo y senderos
Sedimentación
del cauce del río
Río Aragvi, República de Georgia
Pequeñas obras para el control de cárcavas son costosos
y poca efectivas al largo plazo, sin mantenimiento.
La mejor estrategia es establecer vegetación.
Zona Río Arque
Cochabamba, Bolivia
Erosión por el
lado de la
estructura con
escape de los
sedimentos
atrapados.
El objeto de las obras
debe ser de permitir
estabilización con
vegetación.
Rastrear Sedimentos y Minimizar
Deposición•Pasar sedimentos alrededor del embalse.
•Pasar sedimentos através del embalse, minimizando
deposición.
•Enfocar deposición de sedimentos en zonas de menor
impacto.
•Remover sedimentos de zonas criticas.
Crecida con sedimentos
sigue por el cauce natural
Embalse fuera de cauce
Embalse Fuera de Cauce
Pasar sedimentos por embalses fuera de cauce (Puerto Rico, Taiwan)
• Pasa >90% de los sedimentos suspendidos
• Pasa ~100% de la carga de arrastre
Embalse Fuera de Cauce
Río Fajardo, Puerto Rico
Toma del río
PresaTubería Gravedad
Embalse
Carite
Patillas
Guajataca
Dos Bocas
Garzas
Cidra
Caonillas
Lucchetti
Prieto
Yahuecas
Guayo
Loiza
Toa Vaca
La Plata
Cerrillos
Fajardo
Rio Blanco
1900 1950 2000 2250 2300 23502050 2100 2150 2200 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 32003000 3050 3100 3150 3250 3300 3350 3400 3450 3500 3550 3600 3650 3700 3750 3800 3850 3900 3950
Año 2004
Embalses fuera de cauce
Años requerídos en perder 50% de la capacidad del embalse,
Puerto Rico
Embalses convencionales
Embalse :
Carga de arrastre desviado
aguas abajo
• Requiere condiciones topográficos apropiados
• Utilizable en ríos de alta pendiente y embalses relativamente cortos
• Transporte de la carga de arrastre ocurre durante eventos frecuentes, porque el túnel o canal tipicamente no cuenta con la capacidad hidráulica suficiente para pasar una crecida grande.
Sedimentos gruesos pasan alredador del
embalse por canal o túnel
Pasar sedimentos gruesos alrededor del embalse(Represa Asahi, Japón)
Desvio de la carga de arrastre para mantener
el abasto de sedimentos aguas abajo de la
represa. Objetivo: preservación ambiental.Asahi dam, Osaka, Japan
Estructura para desviar flujo
Entrada al túnel
Pasar sedimentos por el embalse
• Se pasan los sedimentos a través del embalse con un mínimo de deposición.– Corrientes de turbiedad
– Reducción en nivel (vaciado) durnate una crecida
– Reducción en nivel (vaciado) durante estación de crecidas
• Descarga de sedimentos por ríos es muy variable en el tiempo
– Varia de año en año
– Varia de día dn día
– Varia durante eventos de crecida
• El objetivo es aprovechar de la variabilidad en concentración de sedimentos: almacenar el agua limpia y pasar el agua túrbia.
Pasar Sedimentos por Corriente de TurbiedadCorriente de turbiedad puede pasar sedimentos finos
Delta
Lago de Fango
Punto de SumergenciaCambio en color, confluencia del influjo
y la contra-corriente, acumulación de
material flotante.
Agua Clara
Corriente túrbia
Agua túrbia
Nivel del vertedero
Liberación de Corrientes de Turbiedad:
A pesar de tener corrientes de turbiedad, de turbinar los sedimentos finos
asociados con la corriente de turbiedad, no se desarrolla el patrón de
sedimentación de un lecho horizontal cercano a la represa, ya que las
aguas turbias están liberadas.
Atrapando Sedimento: Al mantener el nivel de agua alto, la
velocidad es bajo y se atrapa el
sedimento.
Pasar Sedimento:Velocidad alta minimiza el potencial
para deposición de sedimento.
Este método no necesariamente
puede lograr un balance con los
sedimentos gruesos.
Velocidad Baja
Pasar Sedimento através del EmbalseBajar el nivel dentro del embalse durante crecidas para aumentar
velocidad y minimizar deposición de sedimentos.
Operación
convencional,
nivel alto y baja
velocidad.
Abre compuerta
para minimizar
nivel y maximizar
velocidad.
Pasar Sedimento por Reducción en Nivel
Reducción en nivel durante crecidas
• Requiere predicción hidrológica de la inundación
• Limitar flujo durante el vaciado inicial para no aumentar crecida aguas abajo
• Re-llenar embalse al final del evento.
Lago Loíza
Puerto Rico
Impacto de Manejar Compuertas en la velocidad del flujo através del
embalse durante crecidas.
Mayor Velocidad = Menos Sedimentación
Q
Hours0 24
A. Normal Operation
Volume in Reservoir = 100
Sediment
Volume in
Watershed < 10Q
Hours0 24
Q
Hours0 24
A. Normal Operation
Volume in Reservoir = 100
Sediment
Volume in
Watershed < 10 Q
Hours0 24
B. Begin Drawdown
Volume in Reservoir = 70
Partial Gate Opening
Volume in
Watershed = 30Q
Hours0 24
Q
Hours0 24
B. Begin Drawdown
Volume in Reservoir = 70
Partial Gate Opening
Volume in
Watershed = 30
Q
Hours0 24
Gates Fully Open
C. Full Drawdown
Volume in Reservoir = 10
Volume in
Watershed > 90Q
Hours0 24
Q
Hours0 24
Gates Fully Open
C. Full Drawdown
Volume in Reservoir = 10
Volume in
Watershed > 90 Q
Hours0 24
D. Refill Reservoir
Gates Closed
Volume in Reservoir = 10
Volume in
Watershed = 90Q
Hours0 24
Q
Hours0 24
D. Refill Reservoir
Gates Closed
Volume in Reservoir = 10
Volume in
Watershed = 90
Secuencia de Operaciones: Pasar una Crecida
Pasando Sedimentos Por Vaciado Prolongado(Embalse Sanmenxia,Río Amarillo, China)
Embalse está vaciado cuando empiezan los meses de flujo alto
Se cierre a mitad de la estacin húmeda para llenar el embalse
Crest =702 m
Sanmenxia Configuración de compuertas de fondo
Compuertas de fondo
12 - 3x2 m Compuertas de fondo
8 - 3x2 m
Bocatomas
Convertidas para pasar sedimentos
Túneles
Pasando Sedimentos Durante Crecidas Embalse Sanmenxia, Río Amarillo, China
Compuertas de Fondo
Flujo
Pasando Sedimentos Durante Crecidas Embalse Sanmenxia, Río Amarillo, China
Remoción de Sedimentos:
(Remover sedimentos una vez depositados)
Lavado de Sedimentos (“flushing”)
•Requiere vaciar el embalse
•Mantiene un volumen limitada
•Impactos ambientales depende en cada circunstancia
Dragado
•No requiere vaciado del embalse
•No sustentable a menos que hay sitio de disposición
“permanente”
• Vaciado parcial es inefectivo. Se requiere un vaciado completo para desarrollar un flujo de alta velocidad a lo largo del embalse y através de la compuerta de fondo.
– Gasto del agua para vaciar el embalse
– Ancho del canal de socavación está limitado
– La energía requerída para un lavado efectiva no es siempre disponible
• Aprovechar eventos de influjo natural, ó
• Liberar agua de un embalse aguas arriba
– Flujo puede ser limitado por la capacidad de las compuertas de fondo
– Impactos
• Ecosistemas fluviales y costaneros
• Terceros (tomas de agua, otros embalses, navegación, recreo y turismo, pesca)
• Costo de oportunidad del agua utilizada (valor de un uso alterna, como la producción de energía)
Lavado de SedimentosVaciado completo para socavar sedimento
Nivel Embalse Lleno
Ancho del
canal pre-
embalse.
Nivel de sedimento
previo al lavado
Acumulación de sedimento
sigue sobre planicie inundable
sumergida. No se remueve
por el lavado.
Canal de
Lavado
Acumulación por corrientes
de turbiedad son removidas
durante el lavado.
• El ancho del canal dentro del embalse está limitado, aproximadamente, a la
dimensión del cauce del río previa a la construcción de la represa.
• Capacidad de transporte de sedimento grueso está limitado por el caudal y
duración del flujo durante el lavado de sedimentos.
• Muy efectivo en remover sedimento fino acumulado dentro del canal de lavado
durante periodo operacional, pero no se puede remover sedimento depositado
sobre la planicie inundable sumergida.
Lavado de Sedimentos
(Embalse Cachí, Costa Rica)
Cachí Durante Vaciado
Cachí Durante Vaciado
Sedimentos acumulados sobre la planicie sumergida
no son removidas mediante el proceso de lavado
Embalse Cachí, Costa Rica
Canal aguas arriba
de la presa, ancho
limitado.
Agua de lavado,
concentración
máxima de
~400,000 mg/l)
Caudal y duración
durante el lavado es
insuficiente para
transportar mucho de la
carga de arrastre.
Toma
para
hidro
Socavación de
sedimentos
Vaciado Re-llenado del
Embalse
Conc. Sedimentos
Suependidos aguas
abajo.
Nivel de agua
en el embalse
Tiempo
Co
ncen
tració
n, N
ivel
Concentración máx. > 100 g/L
Lavado produce concentraciones muy elevados de
sedimentos en suspensión aguas abajo de la presa
Balance de Sedimentos, Embalse Sujeto a un Lavado
Annual de 3-días de Duración (Embalse cachí, Costa Rica)
Sediment Distribution Tons/year % of total
Sediment through-flow 148,000 18%
Deposited on Terraces 167,000 21%
Bed load trapped in Reservoir 60,000 7%
Turbidity current deposits removed by flushing 432,000 54%
Total 807,000 100%
El lavado generalmente no puede transportar todo el sedimento:
•Sedimento grueso sigue acumulando en la zona de delta
•Sedimento fino sigue acumulando sobre planicies inundadas.
28% del influjo de sedimentos queda atrapados
Gebidem, Suiza
Embalse hidroelécrico
con lavado anual
Se puede mantener capacidad original mediante
lavado solamente en embalses estrechos.
Vista aguas arriba de la represa
Massa Gorge Sedimentos depositados resultante al lavado
del embalse Gebidem
Gebidem, Suiza
Embalse hidroelécrico
con lavado anual
Yahuecas, Puerto Rico
Excavación manual e hidráulica
Tubería (con estaciones de
bombeo adicionales si fuera
necesario)
Descarga de
sedimento
Dragado Hidráulica – Factores Limitantes:
1.Costo de la operación
2.Donde disponer del material
• Area de disposición
• Río abajo de la represa
Componentes de un Sistema de Dragado
Draga Hidráulica
Area Disposición
Draga Hidráulica
Cortadora
Bomba adicional
Dragado continuo con descarga al río aguas debajo de la presa:
•Minimice problemas ambientales porque nunca descarga una
cantidad masiva de sedimentos.
•Otro factor favorable es que hay poco sedimentos finos.
Bajo Anchicayá, Colombia
Draga de Sifón, Embalse Valdesia,
República Dominicana
Embalse Valdesia,
República Dominicana
Descarga de
fondo de la
draga de Sifón
Análisis de Utilización al Largo Plazo
Embalse Peligre, Haití
Estrategia para los Próximos 100-años
Embalse Peligre, Haití
Dominican RepublicHaiti
Caribbean Sea
Atlantic Ocean
Irrigation Area
Cuenca Peligre
6480 km2
Zona de riego,
Valle del Artibonite
Represa
Peligre
Embalse Peligre, Haiti: Hidroeléctrica, suplido de riego, control de inundaciones
Influjo diaria hacia el embalse
Variación en el Nivel del Embalse Resultante de Operaciones Hidroeléctricas
En 2008, luego de 52 años de operación, el embalse
había perdida 50% de su volumen original.
Interrogante: Para cuanto tiempo podrá funcionar el central hasta
que su operación está imposibilitada por la sedimentación.
Peligre, Haiti, durante vaciado
Peligre, Haiti, durante vaciado
Mirando aguas arriba de la presa
Tope 175.55 m
Nivel Normal 172 m
Compuertas
de Fondo
Bocatomas
Vertedero El. 167 m
Uno de las problemas en Peligré es que la ubicación de
las compuertas de fondo no limpian la zona frente las
bocatomas
Secciones Transversales para Estudio Batimétrica
Presa
GPS en canoa
de tronco
Trabajo de campo de batimetría para determinar el patrón
de sedimentación actual
Acceso realizado a pie, por canoa, y
balsa inflable
120
130
140
150
160
170
180
0 5 10 15 20 25 30
Ele
vati
on
(m
)
Distance Above Dam (km)
1980
2008
XS
-23
XS
-22
XS
-21
XS
-20
XS
-19
XS
-18
XS
-17
XS
-16
XS
-15
XS
-14
XS
-13
XS
-12
XS
-11
XS
-10
XS
-9
XS
-8
XS
-7
XS
-6
XS
-4
XS
-2
XS
-1
Perfil de
sedimentos
año1980
Perfil de
sedimentos
año 2008
Pérfiles de Sedimentación
Sedimentos
avanzando hacia el
embalse
PRESA
Presa
Depósitos de sedimentos 22 km aguas arriba de la presa (foto tomado durante reducción en nivel, mayo 2008)
La mayor
sedimentación ocurre
en las riberas del canal.
La planicie de sedimentos
se utiliza para agricultura
durante la reducción
annual en nivel.
Depositos de sedimentos 15 km aguas arriba de la presa (foto tomado durante la reducción en nivel, Mayo 2008)
Mucho menos
sedimentación a medida
que se aleja del canal.
Menos sedimento cercano a la represa (foto durante reducción en nivel, mayo 2008)
Represa
Efecto de floculación de arcilla en modificar el diámetro efectivo de
sedimentación de los sólidos suspendidos en el embalse Peligre.
Muestra dividida analizada por método de hidrómetro, uno con agua del embalse y otro con
defloculante en agua destilada (método normal de laboratoria para el análisis de suelos).
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.0010.010.11
Pe
rce
nt
Pas
sin
g (%
)
Diameter (mm)
Sand Silt Clay
Muestra analizada
con defloculante y
agua destiladaMuestra
analizada en
agua del
embalse sin
defloculante
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Sto
rag
e (
Mm
³)
Simulation Time (Yr)
Peligre Reservoir Storage Volume Variation (Mm³)
Normal Operation
Sediment Flushing Raise Dam with
Normal Operation
Raise dam with Flushing
Cambio en Volumen con el Tiempo:
Tasa de sedimentación se reduce según disminuya el volumen.
Tiempo (años)
Volu
men (
Mm
3)
Potencial de estabilizar
la capacidad
Figure 33: Projected variation in trap efficiency with time, per sediment transport simulations.
Dam Raise with Normal Operation Model
Normal Operation Model
Dam Raise with Sediment Flushing Model
Sediment Flushing Model
XS
-1
XS
-2
XS
-3
XS
-4
XS
-5
XS
-6
XS
-7
XS
-8
XS
-9
XS
-10
XS
-11
XS
-12
XS
-13
XS
-14
XS
-15
XS
-16
XS
-17
XS
-18
XS
-19
120
130
140
150
160
170
180
0 5 10 15 20 25 30
Elev
atio
n (m
)
Distance Above Dam (Km)
Peligre Reservoir Projected Sediment Accumulation
2008 Bathymetry 10 Yr 20 Yr 30 Yr 45 Yr 60 Yr 100 Yr
Normal Pool Elevation 172 m
Predicción de Perfiles, Simulación de 100 años(modelo SRH-1D, USBR)
Perfil 2008
Presa
Perfil 2028
Perfil año 2108
Modificación de nivel mínimo operacional:•Enfocar sedimentación más lejos de la bocatoma
•Aumentar carga hidráulica para producción de energía
Nivel mínimo operacional actual = 153 m
Nivel mínimo operacional propuesto = 160 m
Cumplimiento Ambiental
Mantener los sistemas ambientales es un
componente esencial de la sustentabilidad
• La situación ideal es mantener el patrón de flujo de sedimentos igual a la situación sin represa:
– Embalse fuera de cauce
– Pasar sedimentos atrevés del embalse
– Dragado continuo
• Para el río aguas abajo es muy importante pasar sedimentos gruesos:
– Pasar sedimentos gruesos por túnel
– Depositar abajo de la represa por dragado
– Deficil de lograr It is essential to clearly define and analyze the target grain size
• Evitar altas concentraciones de sedimentos
– Descargar sedimentos cuando hay mucho flujo para transporte y dilución.
Comentarios Finales
El manejo sostenible requiere un ajuste en la manera de
conceptualizar y manejar el sistema fluvial y sus represas.
• El manejo de sedimentos es un asunto relativamente nuevo que no tiene el entendimiento o la aceptación de mucho gente.
• Esperar hasta que el problema es “una problema de verdad” puede resultar en soluciones muy complicadas y costosas
• El río transporta tanto sedimentos como agua, y es necesario manejar ambos para lograr la sustentabilidad
• El manejo de sedimentos es complejo, y no siempre se saben todas las contestaciones de antemano.
• Los modelos de transporte de sedimento no presentan resultados precisos, y requiere de buena verificación y interpretación.
• No hay soluciones rápidos y fáciles – requiere un trabajo al largo plazo y un cambio permanente en el manejo
• Comienza hoy… el problema empora con el tiempo
Como Empezar?
1. Estudios batimetricos para cada 5% de pérdida en volumen, ó más frecuentes si se detecta situaciones potencialmente problemática(mucho sedimento cercano a la bocatoma, por ejemplo)
2. Identificar potencial grado de riesgo para cada embalse (para enfocar recursos limitados en los sitios de mayor preocupación)
3. Establecer, a nivel esquemático, las estrategias a utilizar al largo plazo:
– Identificar las necesidades de recolección de datos.
– Asegurar que las operaciones y obras actuales están consistentes con las necesidades al largo plazo.
4. Recopilar datos de acuerdo a las necesidades de cada sitio.
5. Llevar a cabo los estudios y diseños detallados para situaciones de mayor prioridad.
Gregory L. Morris
www.gmaeng.com
PDF del libro de 748 páginas
Reservoir Sedimentation HandbookMcGraw-Hill Book Co., New York
www.reservoirsedimentation.com
Recurso Técnico - Gratis
FIN - GRACIAS
Zona de Confluencia
Río San Carlos
(muchos sedimentos)
Río Guatapé
(casi cero sedimentos)
Terminal de Depó
Flujo
Terminal del depósito de
delta (cambio de color, línea
de material flotante)
