Resumen Pag 1-55 Español
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DISEÑO DE OBRASHIDRÁULICAS
PRESAS Y EMBALSES – PT 60
PRESAS Y EMBALSESPublicación Técnica Número 60
GENERAL
CLASIFICACIÓN DE PRESAS
En la clasificación determinante de la represa,
un número de factores debe ser considerado.
La consideración debe ser dada al daño que
podría ocurrirse existiendo y los desarrollos
futuros la represa repentinamente deberían
soltar cantidades grandes de agua corrienteabajo debido a una brecha, fracaso, o
derrumbe en el estanque.
La estabilidad de los materiales de la
rebosadura, las características físicas de los
materiales de la rebosadura, las
características físicas del sitio y el valle
corriente abajo, y la relación se envían del
sitio para áreas industriales y residenciales
incluyendo controles de desarrollo futuro todotiene relación con la cantidad de daño
potencial en el caso de un fracaso.
CLASES DE PRESAS
• CLASE DE RIESGO BAJO- las represas
localizadas en áreas rurales o agrícolas
donde el fracaso puede dañan edificios
de campo, tierra agrícola, o
ayuntamiento y caminos vecinales.• CLASE DE RIESGO SIGNIFICANTE- las
represas localizadas en áreas
predominantemente rurales o agrícolas
donde el fracaso puede dañar aislaron
casas, carreteras principales o
ferrocarriles menores, o interrupción de
causa de uso o el servicio de
relativamente importantes empresas de
servicio público.
• CLASE DE RIESGO ALTO- las represas
localizaron dónde el fracasado le puede
causar la pérdida de la vida, el daño
serio a se dirige hacia el blanco, edificios
industriales y comerciales, importantes
empresas de servicio público, carreteras
principales, o ferrocarriles.
CRITERIOS DE DESCARGA DE CAUDAL
MÁXIMO
La descarga culminante mínima de la brecha
hidrograma, sin tener en cuenta la técnicausada para analizar lo corriente abajo área de
la inundación, es:
1.Para la profundidad del agua en la presa en
el momento de la falla siendo H w ≥ 103 ft
Qmax=(65) H w1.85
2.Para la profundidad del agua en la presa en
el momento de la falla donde H w < 103 ft
Qmax=(1,100)Br
1.35
Donde
Br=
(V s ) ( H w ) A
pero no menos de Qmax=(3.2 ) H w2.5
ni
mayor de Qmax=(65 ) H w1.85
3.Cuando la anchura del valle, L, en la
elevación de la superficie del agua
correspondiente a la profundidad, H w, es
menos que,
T =(65 ) H w
0.35
0.416
sustituir la ecuación, Qmax=(65 ) H w1.85
,
en 1 y 2 anteriores con,
Qmax=(0.416) ( L ) H w1.5
donde
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Qmax = la descarga de caudal máximo,
ft3/seg.B
r = factor de descarga, acre
V s = almacenamiento de depósito en
el momento de fallo, acre, ft. H
w = profundidad del agua en la
presa en el momento de la falla. A = área de sección transversal de
terraplén en la posición supuesta de
incumplimiento, por lo general la
sección de la plantilla (normal al eje
longitudinal presa) la inundación deubicación generalmente llano, ft2.
T = Ancho de incumplimiento
teórico en la elevación de la
superficie del agua correspondiente
a la profundidad, H w , por la
ecuación, Qmax=(65 ) H w1.85
, ft.
CABLES Y TUBERÍAS DE UTILIDADExistiendo tuberías, cables, y conductos de
una variedad ancha de tamaños, materiales, y
funciones son frecuentemente encontrados en
sitios de la represa. Estos conductos quedan
usualmente a las profundidades vacías en el
área de inundación. Constituyen un peligro
para la seguridad de la represa y deben ser ya
sea trasladados fuera del sitio o debido
reconstruir o debido modificar para proveer ladurabilidad, la fuerza, y la flexibilidad igual en
todos los aspectos para la rebosadura
principal diseñada para el sitio, de
conformidad con los criterios de servicio y
métodos.
Los conductos permitidos para resto debajo de
cualquier parte del muro de contención debajo
de la cresta de la rebosadura auxiliar deben
ser:
• Previsto con control de infiltración en contra
de potencial sistema de tuberías;
• Correctamente articulado en todas las
fundaciones lucrativas;• Encajonado de adentro toma consistencia o
de otra manera tratado para asegurar
durabilidad y fuerza igual para eso de la
rebosadura principal; Y
• Hecho hermético en contra de filtrarse ya sea
en o fuera de la tubería.
ESTABILIDAD DE TALUDES DE CORTE
Taludes de corte natural y la excavación deben
ser planificadas y forman de una manera
estable y segura.
UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA
CAPACIDAD DE EMBALSE
Un sitio del estanque puede estar usado más
eficazmente donde las condiciones del
hidrologicas permiten uso unido de capacidad
de almacenamiento por inundación
almacenamiento de agua y de conservación.
• Hay una seguridad razonable de que el
agua estará disponible para cumplir
los objetivos.• Los objetivos de protección de
inundación del proyecto son
satisfechos.• Las condiciones son tales que
aliviadero de la presa llevará a cabo deforma segura.
Los estudios especiales del hidrologia deben
hacerse para demostrar que los requisitos
pueden ser por los que se responsabilizó. Esto
puede incluir instrumentación de
hidrometeoro lógicos y análisis.
DISEÑO DE RECURSOS VISUALES
El público generalmente prefiere paisaje del
lago o acuático. . Por consiguiente, cuando laspiscinas permanentes son creadas por
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construcción de la represa, pueden realzar el
recurso visual si los puntos de vista de agua
son enfatizados. Un objetivo visual del diseño
debe enfocar públicos puntos de vista hacia la
piscina permanente y debe reducir los efectos
focales visuales de los elementos
estructurales.
SEGURIDAD Y PROTECCIÓN
Muchas represas son arriesgadas para el
público. Las características diseñadas pues la
recreación o el pez y la fauna silvestre son
especialmente atractivos para el público desde
que proveen una oportunidad para usar el
agua.
TUBOS DE SUMINISTRO DE AGUA
• Provea durabilidad, fuerza, y flexibilidad
equivalente para la rebosadura principal;
• Sea hermético en contra de las presionesadelantadas;
• Sea adecuado para su uso pretendido; Y
•Sea provisto de control de infiltración encontra las tuberías de potencial.
SECUENCIA DE FLUJO DE DESVIACIÓN
DURANTE LA CONSTRUCCIÓN
Un peligro existe durante construcción de la
represa comenzando cuando el muro de
contención, caja-dique, u otras estructuras
auxiliares obstruye el flujo natural. Durante
construcción, un mayor riesgo usualmente
existe durante algún tiempo que lo que
después de que la represa es completada. El
riesgo es diferente para cada represa por los
factores diversos de tiempo de la construcción,
clima, tamaño de la línea divisoria de las
aguas, y capacidad del desvío. Una evaluación
debería ser hecha del riesgo de fracaso del
muro de contención sobre-llegando al final y
otros peligros similares durante construcción.
El riesgo complejo el sobre-glasé durante
construcción aumenta con los siguientes
factores:
• Las represas de clase más alta de peligro
• El mayor volumen de almacenamiento delestanque
• Las represas con mayores líneas divisorias
de las aguas
• Los lapsos de tiempo críticos más largos de
la construcción
DEPÓSITO DE ALMACENAMIENTO DE
CONSERVACIÓN
Embalses con agua almacenada para fines deconservación deben ser analizados mediante
un presupuesto de agua para determinar un
suministro de agua fiable.
HIDROLOGIA
En esta sección se describen los criterios
hidrológicos para determinar las descargas del
vertedero y volúmenes de almacenamiento.
CANTIDADES DE PRECIPITACIÓN YESCORRENTÍA
ALIVIADERO PRINCIPAL
Los datos de precipitación se deben obtener de
la referencia más reciente del Servicio
Nacional de Meteorología (NWS) que se aplica
a la zona en estudio. Las referencias que
contienen los datos de precipitación para
períodos de retorno de hasta 100 años y
durante períodos de hasta 10 días.
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El período de retorno de las cantidades de
precipitación de diseño depende de la
clasificación de la presa, el propósito, el
tamaño, la ubicación y tipo de aliviadero
auxiliar. Una duración de la tormenta de no
menos de 10 días debe ser utilizado para el
dimensionamiento del aliviadero director. El
procedimiento en el capítulo 21, NEH-4 para
el desarrollo de la distribución tormenta
utiliza tanto los volúmenes de escurrimiento
de 1 día y 10 días.
El procedimiento para la estimación de los
volúmenes de escorrentía debe seleccionarse
en base a la cual uno requiere la más alta cotade coronación del aliviadero auxiliar cuando el
hidrograma del aliviadero principal se dirige a
través de la estructura. Procedimientos que se
utilizarán para estimar los volúmenes de
escorrentía incluyen:
• El número de la curva procedimiento
(CN) se describe en el NEH-4. Use
condiciones medias antecedente de
escorrentía (ARC II) o mayor a menosque un estudio especial que muestra
una condición diferente es justificado. El
ajuste del NC por la tormenta de 10 días
se estimó a partir de la tabla 3 (b).• Volúmenes escurridos, con base en
estudios de medición de flujo que
también representan el derretimiento de
la nieve, desde figuras 1 (a) y (b) o 2 (a) y
(b).
ALIVIADERO AUXILIAR Y FREEBOARDLas referencias más recientes NWS aplicables
a la localización del sitio de la presa se
utilizarán para determinar la cantidad de
precipitación, distribuciones espaciales,
temporales y distribuciones. La Tabla 1
proporciona referencias actuales a partir de la
fecha de esta publicación. Consulte el sitio
Web del NWS,
http://www.nws.noaa.gov/oh/hdsc/index.html, por las referencias más actuales.
La capacidad de descarga, la estabilidad
(Potencial de erosión superficial), y la
integridad (Potencial de incumplimiento) del
aliviadero auxiliar deberán ser evaluadas de la
siguiente manera:
• Tanto una duración corta (6 hora o más)
y una larga duración (24 hora o más)
tormenta serán analizadas y los
resultados más críticos utilizan para
comprobar la capacidad de descarga y la
integridad del aliviadero auxiliar.• Sólo la tormenta corta duración se
utiliza para comprobar la estabilidad del
aliviadero auxiliar.• Para las ubicaciones en las referencias
NWS proporcionan estimaciones de los
valores generales de tormentas locales y,
se analizarán. Para otros lugares, se
analizarán al menos unas 6 horas y una
tormenta de 24 horas de duración.
DISEÑO DE HIDROGRAMAS
HIDROGRAMAS DEL ALIVIADERO PRINCIPAL
Cuando el área por encima de una represapropuesta es hidrológicamente compleja, el
área debe ser dividida en dos o más sub-
cuencas hidrológicamente homogéneas para el
desarrollo del hidrograma de diseño.
Flujo de registros de fluencia se pueden
utilizar para desarrollar el hidrograma del
aliviadero principal, donde un estudio especial
muestra que son adecuados para este
propósito.
PRESAS EN SERIE
PRESAS SUSPERIORES
Los criterios y procedimientos hidrológicos
para el diseño de una presa superior en un
sistema de presas en serie deben ser los
mismos que, o más conservadores que, los de
las presas aguas abajo ya que el fallo de la
presa superior podría contribuir al fracaso de
la presa inferior.
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PRESAS Y EMBALSES – PT 60
PRESAS INFERIORES
Para el diseño de una presa inferior,
hidrogramas se desarrollarán en las zonas
controladas por las presas superiores en base
a los mismos criterios hidrológicos como lapresa inferior. Los hidrogramas se enrutan a
través de los aliviaderos de las presas aguas
arriba y la salida fluye enrutadas a la presa
inferior en la que se combinan con el
hidrograma del área de drenaje incontrolado
intermedia. El diseño de la estabilidad
combinada (aliviadero auxiliar) hidrograma se
utiliza para evaluar la estabilidad (resistencia
a la erosión) de cualquier vertedero de
vegetación o de la tierra en el lugar más bajo.
ÁREAS DE GRANDES DRENAJES
Cuando el área por encima de una presapropuesta se aproxima a 50 millas cuadradas,es conveniente dividir el área en subcuencashidrológicamente homogéneas para eldesarrollo de los hidrogramas de diseño. Engeneral, el área de drenaje para unasubcuenca no debe exceder de 20 millascuadradas.Si el Tc para toda el área de drenaje es mayorde 24 horas, la tormenta de mayor duraciónque el Tc debe ser analizada para determinarla duración que da a la etapa máxima deldepósito para el diseño de enrutado deestabilidad (aliviadero auxiliar) y hidrogramasde francobordo.Las precipitaciones pueden exhibir marcada variación en una gran cuenca. Esta variaciónse basa en parámetros topográficos ymeteorológicos tales como aspecto, la
orientación, la elevación media de lasubcuenca, y la orientación tormenta. Unestudio especial puede estar justificada en laszonas donde puede ocurrir importantesderrumbes durante las tormentas de diseño.
SEDIMENTACION
Los embalses utilizados para almacenar elagua de escorrentía superficial almacenaránuna gran parte de los sedimentos en el aguade escorrentía. Por lo tanto, se debe asignar lacapacidad de almacenamiento para laacumulación de sedimentos calculado durante
la vida de diseño del depósito. Los criterios yprocedimientos generales necesarios paradeterminar el volumen de acumulación desedimentos están contenidas en NEH-3,
sedimentación:• La producción de sedimentos de lascondiciones actuales y en el futurodespués del tratamiento planificado dela tierra y otras medidas se aplican en elárea de drenaje de la presa;
• Trampa eficiente del embalse;• Distribución y tipos de sedimentos
esperado a acumular;• Proporción de los sedimentos que se
sumerge de forma continua vs.
oxigenado; y• Densidades a las que el sedimento seconvertirá compactado.
Si la cantidad de acumulación de sedimentoscalculada excede de dos pulgadas en 50 añospara el área de drenaje incontrolado de lapresa, se reevaluará toda la cuenca paradeterminar si los métodos más económicos dela reducción de la producción de sedimentos oretención de los sedimentos pueden serfactibles y aplicables.
INVESTIGACIONES GEOLÓGICASLa intensidad y el detalle de lasinvestigaciones geológicas del sitio deberán sercompatibles con la clase de la presa, lacomplejidad de la geología del sitio, y los datosnecesarios para el diseño. A continuación, sepresentan las condiciones geológicas querequieren una consideración especial más alláde las investigaciones mínimas enunciadas enla referencia anterior.
EVALUACIÓN SÍSMICASe debe preparar un mapa con la ubicación yla intensidad de la magnitud de toda laintensidad de V o magnitud 4 o mayoresterremotos registrados, y cualquier fallohistóricamente activo, dentro de un radio de100 kilómetros (62 millas) del sitio. El informetambién debe resumir otros posibles peligrosde terremotos como compactación del terreno,deslizamientos de tierra, agitación excesiva delos suelos no consolidados, olas, y tsunamis,
en las zonas costeras.
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HUNDIMIENTO
Investigar el potencial de hundimiento de lasuperficie debido al pasado o futuro sólido,líquido (incluyendo agua subterránea) o la
extracción de minerales gaseosos.Evaluar el impacto de la apropiación de losdepósitos minerales, incluyendo arena y grava,por las presas y embalses.En las zonas áridas y semiáridas y endepósitos eólicos, determinar el potencial de lahumedad de los materiales del suelo suficientepara colapsar al saturarse o humedecerse. Siexiste la posibilidad, realizar investigacionesextensivas e intensivas del sitio paraproporcionar información cuantitativa para el
diseño y construcción.
ALIVIADEROS AUXILIARES
Las grandes presas auxiliares con descargasen roca blanda o materiales del suelocementado que no pueden ser clasificadoscomo suelo, o como una roca, comogeneralmente se ha definido para lospropósitos de ingeniería, y los aliviaderos enlas rocas con defectos extraordinarias requiereuna evaluación individual especial.
MOVIMIENTOS DE MASASEvaluar el potencial de deslizamientos ydesprendimientos de tierra en los sitios derepresas y embalses, o cuando ocurren otrasactitudes adversas a la roca. Resumir lahistoria del movimiento de masas en la zonadel proyecto.
ZONAS CRITICAS
La piedra caliza y yeso en los embalses y enlos sitios de represas requieren métodosespeciales de investigación y evaluacióncuidadosa de los hundimientos, los riesgos defiltración, y los costos de construcción. Lasestructuras de usos múltiples en estas zonasson especialmente críticas.
PRESAS MULTIUSOS
Investigar el régimen de las aguassubterráneas y características hidráulicas detoda la zona del embalse de las presas dealmacenamiento de agua y evaluar si hay
filtraciones.
OTROS
Los estudios especiales y evaluaciones puedenser necesarias cuando las pizarras decompactación; algunos tipos de silícea,
calcárea o esquistos piedras; el rechazo de juntas; los suelos dispersos; o las aguas depozos se producen en un sitio.
TERRAPLENES Y FUNDACIONES
Los terraplenes construidos de tierra y rocason el principal medio de captación de agua.El terraplén de tierra y su fundación debensoportar las cargas previstas y sinmovimientos que conduzcan al fracaso. Las
medidas deben ser proporcionados por elcontrol de infiltración adecuado.
ALTURA
La altura de construcción de un terraplén detierra debe ser suficiente para evitar eldesbordamiento durante el paso de cualquierhidrograma o estabilidad del hidrograma dediseño más el francobordo requerido para lascondiciones de helada o acción de las olas, loque sea mayor. La altura de diseño también
debe cumplir con los requisitos para laprofundidad mínima del aliviadero auxiliar. Laaltura de construcción de la presa debe serincrementado en la cantidad necesaria paracompensar el asentamiento.
ANCHURA SUPERIORLa anchura mínima de la parte superior delterraplén se muestra en la tabla 1.
Tabla 1 - Anchura Mínima De La Parte
Superior Del Terraplén
Top Width (ft)
Total heightofembankment,H, (ft)
Alldams
Singlepurposefloodwaterretarding
Multipurpose orotherpurposes
14 or less 8 N/A N/A15-19 10 N/A N/A20-24 12 N/A N/A25-34 14 N/A N/A
35-95 N/A 14 (H+35)/5Over 95 N/A 16 26
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El ancho puede tener que ser mayor que losmínimos anteriores a:• normas estatales y locales;
• acomodarse a la zonificación delterraplén;• facilitar el acceso y la seguridad vial de
tráfico; y• proporcionar estabilidad estructuralUn aumento de la anchura superior es unacaracterística de diseño importante en laprevención de Saltos tras hundirse elterraplén causado por un movimiento telúrico.Cuando la parte superior del terraplén seutiliza como una calle pública, la anchura
mínima será de 16 pies de una sola vía y 26pies de dos vías de tráfico. Las barandillas uotras medidas de seguridad deben ser usados y deben cumplir con los requisitos de laautoridad responsable en carreteras.
ESTABILIDAD DE TALUDES DEL
TERRAPLÉN
Todos los análisis, incluidos los parámetros deresistencia al corte para cada zona delterraplén y cada tipo de suelo. Deberán
tenerse en cuenta las características de diseñonecesarias para proporcionar factores deseguridad exigidos.Usar el grado apropiado de conservación en elanálisis. Los factores de seguridad mínimosrequeridos se resumen en la tabla 2 para cadacondición analizada.Evaluar el efecto de la actividad sísmica encada sitio. De lo contrario, utilizar los factoresde aceleración horizontal en el cálculo de laestabilidad de pseudo-estática por medio de
condiciones resumidas en la tabla 2. Analizar la estabilidad del terraplén para cadauna de las siguientes condiciones en la vida dediseño de la estructura que son adecuadaspara el lugar. Si no se analiza una condición,documentar claramente las razones.
FIN DE LA CONSTRUCCIÓN
Se debe analizar cuando para cualquieraterraplén y suelo de fundación (o ambos) seprevé el desarrollo de presiones intersticialessignificativas durante la construcción delterraplén. Los factores que determinan laprobabilidad de que esto ocurra incluyen la
altura del terraplén que estaba previsto, la velocidad de la construcción, la consistenciasaturada de terrenos de cimentación, y otros.Realizar ensayos de corte adecuados para
modelar las condiciones de colocación desuelos de terraplén, que se resumen en latabla 2.
REDUCCION RAPIDA
Analizar la estabilidad del talud del terraplénaguas arriba de la condición creada por unarápida reducción del nivel de agua en eldepósito desde el nivel del depósito de la quees propenso a desarrollar una línea freática.La condición de reducción de aguas arribadebe ser analizado asumiendo que los suelos
de almacenamiento temporal del embalseestán saturados a la elevación del aliviaderoauxiliar. Seleccionar los parámetros de cortepara los análisis de acuerdo con la tabla 2,como se ilustra en la figura 1.
Figura 1 - Mohr-Coulomb para la reducción
de sobre-carga aguas arriba
FILTRACIONES CONSTANTE SIN FUERZAS
SÍSMICAS
Habiendo saturado los suelos por debajo de lalínea freática existe una fuerza de
levantamiento simulado por una superficiefreática desarrollado a partir de la cresta delaliviadero auxiliar. Utilizar las ecuaciones dependiente finitos y factores de seguridadadecuados como bajo condiciones de rápidadisposición.
FILTRACIONES ESTABLE CON FUERZAS
SÍSMICAS
Aplicar una aceleración horizontal constanteapropiada a la zona sísmica en la que se
encuentra el sitio. No utilice las fuerzas delevantamiento a una distancia del depósito en
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el vertedero auxiliar debido a que laprobabilidad de una ocurrencia simultánea deun terremoto y un flujo de eventos esextremadamente remota.
Figura 2 - Mohr-Coulomb Desarrollado porla filtración constante aguas abajo
Considere la siguiente orientación adicional enel análisis de estabilidad de taludes.• Tensión Efectiva (CD) son los parámetros
apropiados para suelos que consolidentan rápidamente como se aplica la carga.
• El fin de la condición de la construcciónes generalmente el que controla el diseñode terraplenes cuando es aplicable.
• Los parámetros de tensión totalutilizados en la construcción de
resistencia al corte del materialcompuesto no deben tener en cuenta lasgrandes presiones intersticialesnegativos que se pueden desarrollardurante la prueba de esfuerzo cortante.
FILTRACIÓN
En la medida necesaria, un análisis se hacecon los índices de filtración previstos y laspresiones a través de los terraplenes,cimientos, pilares, y el perímetro del
yacimiento (cuando se desea almacenar). Loscontroles y el tratamiento deben seradecuados para:• Lograr la función de depósito prevista;• Proporcionar una estructura que opere
de manera segura; y• Prevención de daños materiales aguas
abajo.
ZONIFICACIÓN
La zonificación del terraplén se puede utilizarcuando sea necesario para:
• Obtener una estructura estable con eluso más económico de los materialesdisponibles;
• La filtración de control de una manera
segura; o• Reducir al mínimo las incertidumbres dela resistencia de los materiales y laestabilidad resultante.
Las zonas de terraplén deben tener un mínimode 10 pies de ancho con excepción de filtros ydrenajes con especificaciones y la gradacióncontrolada. Los desagües y filtros debencumplir con los requisitos contenidos en lasNotas Mecánica de Suelos.Los materiales de suelo que presentan una
contracción significativa, se hinchan odispersión sólo deben usarse con extremocuidado. Si es posible, no deben ser utilizadospara la construcción de terraplén. Cuando nohay una alternativa económica a su uso,deben estar:• Tratados para mejorar su rendimiento;• Colocado en zonas donde los efectos no
serán perjudiciales; o• Protegida por el uso de filtros y drenajes.
PROTECCIÓN DE LA SUPERFICIE
Las superficies del terraplén deben estarprotegidos contra la erosión superficial. Laprotección puede ser vegetativa, grava, roca deescollera, suelo cemento, estructurales, otratamiento similar de calidad duradera y deun rendimiento satisfactorio demostrado.
PROTECCIÓN DE VEGETACIÓN
Protección de vegetación puede ser utilizadoen superficies en las que se pueden cumplirlas siguientes condiciones:
• La inundación de las superficies es detal frecuencia que el crecimiento vegetativo no será inhibido;
• El crecimiento vigoroso puede sostenerseen condiciones climáticas medias demantenimiento normal sin riego; y
• La protección estable puede ser diseñadode acuerdo a los procedimientos en PT-56.
PROTECCIÓN ESTRUCTURAL
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PRESAS Y EMBALSES – PT 60
La protección contra la erosión de las olas porla escollera u otras medidas estructurales serásuministrada por:• Presas donde la vegetación no va a
proporcionar un control efectivo;• Múltiples represas de propósito; y• Presas con niveles fluctuantes de agua
normales.La protección debe extenderse desde laelevación más baja que presenta un riesgo deerosión, a unos pocos pies por encima de lacresta del aliviadero más bajo.La calidad de la escollera y otra protecciónestructural debe ser consistente con la vidaesperada de la presa y diseñado para ser
estructuralmente estables.
ALIVIADEROS PRINCIPALES
CAPACIDAD DEL ALIVIADERO
PRINCIPAL
La capacidad requerida del aliviadero principal
depende de:
• Propósito de la presa;
• Cantidad de almacenamiento
proporcionado por el estanque de retardo;
• Tipo de aliviadero auxiliar;
• Capacidad de canal de la corriente y la
estabilidad de aguas abajo;
• Daño potencial de un almacenamiento
prolongado en el estanque de retardo;
• Daño potencial aguas abajo por una
prolongación de las altas tasas de
descarga;• Posibilidad de escurrimiento sustancial a
partir de dos o más tormentas en el
tiempo requerido para vaciar el estanque
de retardo;
• Limitaciones impuestas por los derechos
de agua u otros requisitos legales;
• Preocupaciones ambientales;
• Planificación o posibles alteraciones del
canal descendente; y
• Necesidad de pasar de base y de corrientede inundación durante la construcción.
ELEVACIÓN DE ALIVIADEROS
PRINICPALES
PRESAS CON EL SIMPLE PROPÓSITO DE
RETARDAR LAS AGUAS DE INUNDACIÓNLa cresta del aliviadero principal o de la
entrada de la plataforma inferior de un
aliviadero principal de dos plataformas se
fijará en la elevación del estanque de
sedimento sumergido. Para presas secas, la
elevación de la entrada del aliviadero principal
se colocará como se describió anteriormente y
se tomarán medidas para vaciar el depósito en
un plazo razonable y, por lo tanto, satisfacerlos requisitos funcionales o legales de la presa.
OTRAS PRESASCuando se proporcionará almacenamiento de
conservación, la elevación de la cresta de la
entrada abierta más bajo del aliviadero
principal se determina por el volumen,
superficie o profundidad de agua necesaria
para el fin o fines planificados y el
almacenamiento de sedimentos requerido. Lacresta más baja puede ser la cresta de la
entrada en estado bajo, la entrada de una sola
etapa, o un aliviadero abierto.
RUTA DE HIDROGRAMAS DEL
ALIVIADERO PRINCIPAL
.La curva de almacenamiento etapa de
depósito utilizado para el enrutamiento debe
reflejar la acumulación de sedimentosanticipada. La etapa inicial del depósito para
el hidrograma del enrutamiento del aliviadero
principal en la cresta de la entrada más baja o
(si no se extrae de la curva de altura por
volumen) la elevación prevista del
almacenamiento de sedimentos, lo que sea
mayor, con las siguientes excepciones.
• Para las presas con un caudal de base
significativo
• Para las presas con capacidad dealmacenamiento de uso común,
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DISEÑO DE OBRASHIDRÁULICAS
PRESAS Y EMBALSES – PT 60
DISEÑO HIDRÁULICO
La relación entre la elevación de la superficie
del agua en el depósito y la descarga a través
del aliviadero auxiliar deberá ser evaluada
mediante el cálculo de las pérdidas de carga
en el sentido ascendente del canal de entrada
de la sección de control o, si una sección de
control no se utiliza, mediante el cálculo del
perfil de la superficie del agua a través de toda
la longitud del aliviadero. La ecuación de
Bernoulli y la fórmula de Manning se
utilizarán para evaluar las pérdidas por
fricción, el cómputo de los perfiles de lasuperficie del agua y determinar las
velocidades. Política de la selección de valores
de resistencia de flujo se da en la discusión de
los diversos tipos de aliviaderos auxiliares.
ESTABILIDAD ESTRUCTURAL
El aliviadero debe ser investigado, analizado,
diseñado y construido de manera adecuada
para establecer y mantener la estabilidad
durante el paso de los caudales de diseño sinobstrucción o ruptura. Los aliviaderos
excavados a cielo abierto deben haber cortado
y rellenado pendientes en tierra y roca que son
estables contra el deslizamiento. La
estabilidad del talud cortado debe ser
evaluada para el largo plazo resistido,
condición de humedad natural y las
condiciones de humedad adversos asociados
con la rápida reducción del caudal de diseño
del aliviadero auxiliar.
ALIVIADEROS AUXILIARES DE
VEGETACIÓN Y TIERRA
Aliviaderos auxiliares de vegetación y tierra
son canales abiertos y por lo general consisten
en un canal de entrada, una sección de
control, y un canal de salida. Existe flujo
subcrítico en el canal de entrada y el flujo
supercrítico es por lo general en el canal de
salida.
Aliviaderos auxiliares de vegetación son
generalmente de sección transversal
trapezoidal y están protegidos de daños de
erosión por una cubierta de hierba. Se
adaptan a los sitios donde hay crecimiento de
hierbas vigorosas que pueden ser sostenidas
por el mantenimiento normal y sin riego.
Los aliviaderos de tierra se utilizan en aquellas
zonas donde el crecimiento vegetativo no se
puede mantener. Son similares a los
aliviaderos de vegetación, pero están
diseñados para velocidades más bajas,
menores tensiones, y un uso menos frecuente.
Normalmente requieren de más
mantenimiento después de producirse un
flujo.
DISEÑO
Las orientaciones para el diseño de aliviaderos
auxiliares se proporcionan en NEH-628.50,
Diseño de aliviaderos de tierra. Los aliviaderos
deben estar ubicados lejos de la presa siempreque sea posible. El diseño en planta y perfil de
aliviaderos de tierra o vegetación deben
proporcionar seguridad contra la ruptura del
aliviadero durante el paso del hidrograma de
francobordo. Tanto que se extiende a lo largo y
aplanamiento del grado del canal de salida
para retrasar o prevenir la formación de
“headcut”, y la maximización de la mayor
parte del material para contener cualquier
avance de “headcut” debe ser considerado.
ESTABILIDAD DE DISEÑO DE ALIVIADEROS
DE TIERRA Y VEGETACIÓN
Limitaciones durante el enrutamiento del
hidrograma de diseño de estabilidad
(aliviadero auxiliar) - las limitaciones máximas
de estrés se indican a continuación para
aliviaderos de vegetación o tierra y se aplican
al canal de salida. Ellos no deberán sersuperados en el tramo donde un fallo del
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DISEÑO DE OBRASHIDRÁULICAS
PRESAS Y EMBALSES – PT 60
canal de salida puede hacer que el de flujo
incida en el pie de la presa. Las limitaciones
de estrés se basan en la descarga máxima en
el encaminamiento del hidrograma de diseño
de estabilidad (aliviadero auxiliar) y el
supuesto de que existan condiciones de flujo
uniforme en el canal de salida.
LA INTEGRIDAD DEL DISEÑO DE LOS
ALIVIADEROS DE TIERRA Y VEGETACIÓN
El aliviadero deberá ser evaluado para el
desarrollo y el avance “headcut” durante el
paso de la tormenta francobordo usando los
procedimientos descritos en NEH-628.51,Erosión en modelos de aliviaderos en tierra, y
NEH-628.52, Guía de Campo de
Procedimientos para el Índice de
Erosionabilidad de Headcut. El diseño del
aliviadero debe ser tal que el aliviadero no falle
(es decir, headcut no avanzará más allá del
borde de aguas arriba de la parte de nivel del
canal de entrada) durante el paso de la
tormenta de francobordo.
Precauciones especiales en presas de tipo altapeligrosidad - La consideración especial se
debe dar a la disposición de los aliviaderos de
las presas del tipo alta peligrosidad para
asegurar que el aliviadero no fallará en las
condiciones más extremas de flujo. La
longitud del canal de salida se ha de aumentar
en la mayor medida posible, de manera que la
zona más susceptible a la erosión esté a una
distancia considerable de la presa. Dentro de
las limitaciones del sitio, el perfil del aliviadero
debe ser tal que se proporcione un máximo de
material.
ALIVIADEROS AUXILARES DE PIEDRA
Algunos de los principios utilizados para el
diseño de aliviaderos auxiliares de tierra son
aplicables a los aliviaderos auxiliares de toca.
El promedio permisible de uso y las
velocidades permitidas debe determinarse
para el sitio específico basado en el
conocimiento de la dureza, la condición, la
durabilidad, el comportamiento, las
características de resistencia a la intemperie, y
la estructura de la formación rocosa. Una
valoración individual es necesaria para
determinar el correcto coeficiente de
rugosidad, n. El diseño debe ser tal que el
aliviadero auxiliar no falle durante el paso de
la tormenta de francobordo.
ALIVIADEROS AUXILIARES
ESTRUCTURALES
Los aliviaderos estructurales deben ser
diseñados de manera que el paso del
hidrograma francobordo no causará graves
daños en el muro de contención o de las
propias estructuras. La configuración de un
vertedero estructural debe ser compatible con
las condiciones de cimentación en el lugar, la
estabilidad del canal aguas abajo del
vertedero, el posible rango de profundidad del
agua de descarga, y la proximidad del
aliviadero para el terraplén. La parte de
entrada del conducto de un vertedero estará
compuesta por una entrada directa, una caja
de gotas de entrada, una cresta conopial, u
otra estructura hidráulica apropiada que
producirá flujo crítico en la cresta y el
resultado en una relación altura-caudal
determinado. Aliviaderos auxiliares estructurales deben ser
diseñados para resistir las presiones laterales
de tierra, levantamiento, las filtraciones y
otras presiones hidrostáticas e
hidrodinámicas. Deben ser diseñadas
estructuralmente para la descarga de
francobordo máximo completo con elevación y
arrastrando los factores de seguridad de no
menos de 1,0.
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