Contenido del solucionario de la Practica Calificada N° 3 •
Embalse y transito a nivel nacional
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Uso de huaycos
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Hidrología con valores extremos
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Estocastic
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Modelo de marcov
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Aplicaciones Transito de avenidas Análisis de incertidumbre Valores extremos de chow Análisis de prediccin de demandas de agua Escorrentía super!icial Almacenamiento y transito
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Uso de valores máximos de chow
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Mane"o de sistemas con modelos HE#
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$ise%o de presas de almacenamiento
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&olucin a la pregunta '( )
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#onceptos re!erentes
•
&olucin a la pregunta '( *
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#onceptos re!erentes a balance hidrologico
•
&olucin a la pregunta '( +
•
#onceptos re!erentes a ,etepe-ue
•
&olucin a la pregunta '( .
•
#onceptos re!erentes a regionali/acion RECURSOS HIDRAULICOS-SOLUCIONARIO DE LA PC N° 3
CURVAS DE DURACION 0ndican el porcenta"e de tiempo en -ue un determinado caudal es igualado o superado 1234 25 persistencia 5 6 de igualacin o excedencia m
m x100 (California)
P
(Weibull )
P N 1
N
$eterminacin7 E"4 A8 9 )@@ )@@ C )@@ B )@@ )@@ @ *DD D *DD ) *DD * *DD + *DD .
&E T .B
.
+*
++
+
B
BB
$0 E' # E + *C + + +* ** D ) )D @ * ** *D C + .D *+ D )) C. + *B C B .
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B
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C
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9# '9 T V BB ) C + ) D ) . C ) C C ) D @. + * C@ @B
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.C
)D *
*
RECURSOS HIDRAULICOS-SOLUCIONARIO DE LA PC N° 3
CURVAS DE DURACION O DE PERSISTENCIA Aplicaciones #urvas de duracin o de 2ersistencia
1) Estudio de Variabilidad7 Variabilidad7
RECURSOS HIDRAULICOS-SOLUCIONARIO DE LA PC N° 3
PENDIENTE DE LA CURVA DE DURACION
Q75
)
95
,…,Q
15
,Q
5
DESVIACION TIPICA(Q
RECURSOS HIDRAULICOS-SOLUCIONARIO DE LA PC N° 3
#audal garanti/ado con una persistencia 2 5 F 2 5 #audal -ue es igualado o superado el 26 del tiempo
2) #audal de dise%o 7 Uso en Proyectos sin regulacin 1oferta !"drica37 3)
#entrales HidroelGctricas #4$4 diaria Abastecimiento de agua o 2oblaciones F@ F@D 0rrigaciones #4$4 mensual7 FB FBD Uso para estimacin de volmenes 7 1slo en !orma aproximada3
1 +8
Q Q
ESTIMACION DEL VOLUMEN DEL RESERVORIO
V &'*+%
900 #00
V /%
Q
"00
QP DEANDA
P$
/P
!00 CAUDAL, Q (m3 / s) 500
P$
00 $ /% 300
Q
200
S% V&'*+%. V/% 100 = V/% V *&**% (
*4'+%67 + ) 0
V *+7&*+/ 7 '7 +8 0
S% V&'*+%: V/% V *&**%= V S'*+%
10
20
30
0
50
!0
"0
#0
90
100
PERSISTENCIA, P(%) QD
( *4'+%677 &+) QD: CAUDAL DE DISEÑO DEL SISTEMA DE CONDUCCION
) Estimacin de caudales por comparacin de curvas de duracin7 +) 9btener la #4$4 del periodo largo comparando las #4$4 del periodo corto4 ;) 9btener un caudal mensual del periodo !altante en !uncin de su persistencia4 5) Esti#acin de caudales en cuencas sin registros !idro#$tricos% RECURSOS HIDRAULICOS-SOLUCIONARIO DE LA PC N° 3
A) Estimacin del F7 #audal medio multianual yIo mensual A7 #uenca de interGsJ sin registros hidromGtricos
PA
PB AA AB B< C7 *4%&*& %/*>*%& A
#uencas similares entonces sus coe!icientes de escorrentía7 F AT
#e A 5 #e;
F;T
2 A A A 2; A;
2 A A A F A F;
1Transposicin con Krea L 2recipitacin3
2; A; B) Estimacin de la curva de duracin7 #omo las cuencas son similares7 sus curvas de duracin son de la misma !orma4
QPB QPA QB QA
Q C@D@B
QPA QPB
QP P$
P E?@ S%<
QA
",0 Q 9,0 B
QA QB
O*/7+/+ /+ C@D@ + /%>7&%7+ Q QA
QA " QB 9
QB
Q PB Q PA
P$
RECURSOS HIDRAULICOS-SOLUCIONARIO DE LA PC N° 3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA
DISE&O DE RESERVORIOS P*&+
NAE NAO
B*/ %;*
'AME 7 'ivel de aguas máximo extraordinario4 'AM9 7 'ivel de aguas máximo ordinario4 'AMín 7 'ivel de aguas
E&*''*+ / E/7%+&
V NA%7 V T>+
mínimo4 V 7 Volumen til4 V' 7 Volumen muerto4 Aplicaciones7 $eterminacin de capacidad 1Vu3 &imulacin de operacin Tránsito de avenidas 1'AME3
'edia '(il% E"7 Ver #uadro7
#audales Medios Mensuales Estacin 2uente Huarabi 2uente Magdalena
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA
Caudales 'edios 'ensuales) #3 *s% Estacin Puente +uara," - Puente 'agdalena Media Media Media A%o Ene :eb Mar Abr May ,un ,ul Ago &et 9ct 'ov $ic Mvil Mvil Mvil 1)3
1*3
1921 J*B *J@) .*JC ).JD .J@+ *J. *JC )J@* )J@* *J)) )J .J* @J.B 1922 BJ*. *J@@ +CJ.+ ).JBB J++ +J@ *J*) )JBB )JC )J@) *J) +JB 1923 192 1925 192! 192" 192# 1929 1930 1931 1932 1933 193 1935 193! 193" 193# 1939 190 191 192
J@C
)+J*B )CJ+C +J. )BJC .J.. +J@D *JC) )JBB )JB@ )J) *J) CJ+ J@C BJ@C )J) +DJ @J+ *JB* *J* *JC* )JB )J.B )J*+ )J. .JB BJ). )CJDD **JD +DJ@ ).JC )+J+ .JC. +J)+ *J.+ )JB* )JCB )JB+ BJ.) )DJDC J) *+J@B ).JC *+J BJ)@ *JD *JB *J) *J. *JBD +J@+ +J J*) )DJ*D J@) )*J+. BJ.) .JBB *JB) *JD *JD+ )JB@ *J+. )JC+ *J** .J@D CJC )BJ+D *JB )BJC. J)B .J)+ +JDD *JC. )J *J+. )JC *JBB JDB +J@ J@) *DJ* ))J.. J+) +J+ *JC *JD. )J*. )JCD *J)) .JDC J*@ BJ)@ ).J@C )JD. CJ.) JB *JD *J.+ )J@ )J+ )J* *J+ )J JC .)./ .J*. +JC )CJ.* ))JC +JDB )J@ )J@ )JC) )J*@ )J+) )J** J. )CJ)C +CJ+* )@J)C )+JC@ .J@) +J@D .J.. *J.. )J*C )J)D *J* )J.* J@* )BJBC +.JCC .J* .)JCC CJ+) J) +J@ *JBB )J+ )JB. )J+. *J@) )+J+ *+J.+ *+JDB .CJDD )DJ)B CJ@) BJ+C CJB* .JD *J) )J*. )J)@ )J*) ))J)+ )*JD **JDB @J) )J* J@ *JB+ *J) )JC. )J+* )JD* )JDC ).J+ ))JC *JD *DJ@D )+JC BJ*) .JD+ *JC )JC. )JB) )J++ )JDB )JD DJ@C BJD. JD @J)) **J+ BJD .JBB +JD. )J* )J*C DJC DJC@ DJ) +J@@ CJ*D +*J* **J+ )@J*B J@D +JBC *J@. )JB )JDB DJ DJ@ )J) J)@ .J@B *+JD+ .BJ) )@JD) +JC +JC. )J@ )J.@ )J) )J) )JDB +JB @J+) )JD* BJD )CJDD @JD* +JB *JC )J.. )J) )J)D )JB *J*@ )J.+ J+D ))J)C **J@ ++JD) +J) *J) )J.* )J)@ )JC* *JD *JD@ )J@) +JD BJ*C J)) )J+C )+J*D CJ)@ +J+C )JB+ )JB *J) )J* )JB )JB) )J J)C
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@J)+ J+ JB* J.B BJB* BJDC CJD@ PERIODO CJ+) CRÍTICO 0) CJ+* @JD ))J*@ )*J)B @J@) CJ)) BJ@+ CJD BJC BJCD BJ*@ J@)
1+3
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19 195 19! 19" 19# 199 1950 1951 1952 1953 195 1955 195! 195" 195# 1959 19!0 19!1 19!2 19!3 19! 19!5 19!! 19!" 19!#
)DJCB *BJ* +CJ)@ BJ.+ +J@+ *JD* )JB *JDD *J). *JD+ )J) )JBD J* CJCD )*J). ).J. CJ@ +J) )J+C )J)) )J*C )JB@ )J *JDD *DJC CJ)D C*J. BJ* J)D BDJB C@JCD J.+ )J* )JC )JC )JB. *JBD BJ) *J.. ))JB @J@) )@J@ CJ.) *JC DJ@. DJC )JC@ *J+ +J+ )JB. +JC+ J. **J*D *)J.B *+J.. )BJ.@ J++ +J+ *J )J. )J) +JCC BJ*. .J*+ @JB )*J.) )+J+@ CCJ. .DJ)B +JCD *J )J*+ *J*+ *J@+ *J@ +JD+ )JD* )*JC@ )JC. +CJC. )@J)D )*J) BJB .JDB +J@B +J.* +J*) +J+. *J.+ )J) )DJC+ +JC DJDD BJ+ **J@* *J. )J@C *JD )JB* *JB. *JB. J+ )*J)@ )CJB* +.JC) DJ@@ .DJ +)J+* CJD+ .J** +J@ *J*B )J*) )J+ )J.) *J+* )JD. JD* +J). .+J@C *)J+@ BJ.. .J) +J)B )JCC )J+* *J*+ CJ*) )DJ)@ )+JCD )@J.D +DJD) +BJCD )DJ* )*J+ BJ* JB@ J*@ CJ+. CJ)+ CJ+B JB* )*JB+ )J+ **JB .BJ *.J+) .JB+ .J)) +J+ )JB* *J*B )JB. +J)D +JB ))J* *J *J+) +.J)B )@JD CJ *J.+ )JD) )JD* )J)* )J+ )J)B )J+. J+. +J*D )J) )CJ@D )@JD .J@+ )J.D DJ) DJC DJBD DJ@D )JD )J)@ J) .J.@ )BJ) *DJC JB. +JCB *JC* )J@ )J@. )JC )J. )JBC )JBC J.C )JB) +JD) +J.* J+) *JC+ )J.@ )J+. )J+* )J+D *JD. +J+ ))J.+ JB )+J.+ )@JB. )BJ@ J@ )J.B )J )J.D )J)* )JD. )J*B )J*D )J+. J@ @J )BJ@ ).J )+JD *J@* )J)B DJ@ DJB DJBC )JDD )J )J.+ JC) )J@ +DJ) +DJ.. *J +JD. )JC@ DJ@+ DJB+ DJC *JC) *JB@ +J.B @JC ).J.* *J*D *J@D ).J* *J.) )J*@ DJ DJBC DJC )JC. .J) )J@ @JD. JCC )@JD *@J )@JD. .JD) )J@* DJ@ DJB )JD) )JB@ .J.B +J)) BJC J. .J+ )@J. *J* JB *J** DJ DJD DJ. )JD )J. )J+ *JCC BJ. ))J. BJD ).J*D +J)B )J) DJBB DJ. DJ*B DJ@@ .J .J.* )DJ+* .J@C )BJ+. CJ)@ @JCD )*JC +J.. )JC) )J)+ DJ@. )J)B +J)C *J* +J+ )+J@ BJB @J*B ).J)B @J )JCC )J* DJB* DJ.@ DJBD *J. *JB +J@ *)JC ).JB* *JD* DJB* DJ* DJ.+ DJ@ +J+ *JC .)JD J.* CJ.B J
el
1
A3 de
BJ+D BJC) ).J*C )+J++ ).J. @J*. )DJ@C )+J+ ).J)+ )J)* )+JB@ )*J. )DJB J. CJ. CJC CJC) CJCC BJD* J)B J* CJ@ JD @JDC
BJC@ )@C@ +JB. @J).
#onsiderando como periodo crítico periodo de + a%os 1)@*@ )@+)37
2
=
J+B BJ)B )BJ*B )CJ@. BJ) ))J)+ ))JCC )+JCB )J ).J+* )+J)B )*JD) @J) BJD JC+ BJ)* BJ)@ JCD BJB+ @J. J@* BJ CJ.D @J* .J+
DETER'INACION DE CAPACIDAD 12revia seleccin del periodo más crítico de un registro prolongado3 '$todos Con(encionales Uso del diagrama masa o curva masas acumuladas1$iagrama de
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>as tangentes en A y # son líneas de demanda 1ritmos de extraccin3 #apacidad del vaso 5 *DJBD MM# 1mayor dG!icit3 1mínimo volumen re-uerido del 9A7 9!erta mayor demanda reservorio3 A 7 Embalse lleno A;7 Volumen - >a pendiente de la tangente a la curva masa en disminuye en el reservorio cual-uier Gpoca es la medida del gasto de entrada 1o!ertaNdemanda3 en ese tiempo4 >a pendiente de la secante B 7 V embalse 5 *DJBD L ).J@D 5 representa el gasto medio en el periodo de tiempo JD MM# transcurrido entre sus extremos4
;#7 9!erta mayor demanda : 7
#onsiderando -ue siempre está lleno el reservorio cuando una línea de demanda corta a la curva masa la desviacin máxima entre la línea de demanda y la curva masa representa la capacidad del vaso para satis!acer esa demanda4 RE4U5ACION OPTI'A7 &e logra una regulacin ptima con el aprovechamiento máximo de las aguas del río al regular un caudal igual al caudal medio del periodo4 -
E"7 &e ha dibu"ado la curva masa para los tres a%os de mayor irregularidad dentro del periodo de registro4
FU 7 #apacidad mínima del embalse MM#
&T5
F< 7Vol -ue hay -ue almacenar el periodo4 durante el periodo
F 7 capacidad colmada del reservorio A meses
T 7 reservorio vacío
QD $ / V / &'**%>%7 >/%
VO5U'EN 6TI5 RECO'ENDADO
>a
regulacin
ptima
100 A
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reservorio -ue aproveche la -ue tener el V correspondiente al hidrolgico solamente34
máxima punto A
cantidad de agua posible tendría 1consideracin con criterio
DETER'INACION DE5 CAUDA5 RE4U5ADO PARA UNA CAPACIDAD DE A5'ACENA'IENTO DADA 7RENDI'IENTO8 En el e"47 F$ 5 BD MM#Ia%o V +'>@ E?< V' = 50 C = E
E
300
En este caso las tangentes se tra/an en los puntos altos de la curva masa 1MJ'3 en !orma tal -ue su desviacin máxima no exceda la capacidad del vaso 1E:34 >a pendiente de las tangentes es el rendimiento y la pendiente de la línea más plana es el rendimiento !irme4
N E
200
120
100
N
"0 C+8
1 A8 1932
1933
193
&& 1935
Una línea de demanda debe cortar la curva masa cuando se prolongaJ en caso de no hacerlo el vaso no se vuelve a llenar4
98 ANA5ISIS PICO SECUENCIA5 1Especialmente para demanda variable3 1)@C+3 1#urva Masa
0&0& $E>
R =S N0,73
< 7 Funa demanda constante igual al promedio de los del almacenamiento re-uerido para garanti/ar
2
datos en un periodo de ' a%os4 S 7 $esviacin típica de los datos4 $AT9&7 Volumen anual de escurrimiento4 El exponente en la práctica varía entre DJ.C y DJ@CJ tericamente para una distribucin normal varía entre DJ y DJB4
'ETODO ANA5ITICO PARA +A55AR 5A CAPACIDAD% E"47 Encontrar el volumen de almacenamiento re-uerido para mantener una demanda constante de )DD m + por día y por Om * de cuencaJ si se tiene un registro de escorrentía
mostrado en la ) 9rden del mes
* Escorrentía registrada F
+ $emanda estimada $
.
C
G 1 F $ 3
D ) Q
B
)+B )B CC + D + *. )) )D )+. +) D .
+* +* +* +* +* +* +* +* +* +* +* +* +* +* +*
@
E&+/3 D** +>+/3 V35@ >;+5& V35@
(
) * + . C B @ )D )) )* )+ ). )
Volmenes 1mM#IOm*3 )D )D D ).C *) D +. * D *. *C) *. *. *+B . *@ *D BB +* )BC )D@ *@ ).B )+ )+@ ).C *) )) )CB B+ )@) @. )D* *@+ D ) *@* ) . +.D D )C +C D
>leno >leno
MQn >leno >leno >leno
)D )CB )CB ).+ ))@ @D *@ *) D B+ )CB )CC )CB )CB
. +.
.B )C
columna *4 COMPROBACION El
sobrante
precedente al periodo seco debe exceder o por lo menos igualar la máxima de!iciencia para poder cumplir con la demanda4 El volumen acumulado en el periodo hmedo despuGs del periodo seco debe alcan/ar por lo menos el valor del inicioJ de otra manera el reservorio no se +
IdiaIOm* x +DJ. diasImes 5 +* mM#IOm *4 llenará4 #ol4 +7 )DD
m mMC = miles de metrs !"#i!s #ol4 C7 &igno negativo indica de!iciencia4 #ol4 7 Máxima de!iciencia 5 * L )) 5 )CB mM#IOm *4 #ol4 7 Volumen del embalse suponiendo -ue está vacío al inicio del periodo7 V i) P col4 . SI'U5ACION DE OPERACI:N DE UN RESERVORIO >lamado estudio de operacin se lleva a cabo para un periodo de tiempo de acuerdo a un grupo de reglas adoptadas4 2uede dise%arse para de!inir las reglas ptimas para operacinJ seleccionar capacidades instaladas o para tomar otras decisiones4 &e
puede hacer solamente para un periodo de escurrimiento extremadamente ba"o o para el periodo histrico o registro sintGtico4 En el primer caso se de!ine la capacidad necesaria para sortear la se-uía seleccionadaJ en tanto -ue en el ltimo caso el estudio pueda determinar el agua utili/able o energía para cada a%o4 El estudio más completo indica la probabilidad de de!iciencia de agua o energía4
Ecuacin de #ontinuidad7 Q
P
E
F E KFS =F=Fi1 KF A i F E =QF T FH P F H
FS = DF E F I F C F
P*&+ <ío F7 Aporte T7 $e otras cuencas 27 2recipitacin E7 Evaporacin del embalse 0 7 0n!iltracin del embalse 1MD3 D
I
$7 $emanda #alculada 1riegoJ T saneamiento4443 #7 #ompromisos aguas derramado F A7 aba"o yIoFP*&+ Escurrimiento Ra"ustado D
EST@ ETEOROLJICA EST@ HIDROETRICA
#
Deter#inacin del al#acena#iento ;til necesario%
C
Mes (1)
Ene :eb Mar Abr May ,un ,ul Ago &et 9ct 'ov
Q
P
D
C
E
Q A-D
GQ A-D
(MMC)
(MMC)
(10)
(11)
*DB )+D+ +D@ +)* +D+ *C@ )B )DD .B +. *C
D D +@ ..* ..+ .D@ +D **D )*B B. C
D D +@ +) )*B. )C+ )@ **D *++ *.D@ *.C
*
).
D
*+.B
1025
4954
P
(mm)
(mm)
(MMC)
(MMC)
(MMC)
(MMC)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
*)DD ..DD +D )D + ) D D D D
+J JD J CJ) J. .JC +JD )JB DJ )JD )J+
.J .JB DJ DJB DJ* D D D D DJ. DJ
.D .D D )+D ).D ).D )+D )*D D .D +D
)DD )DD +D )D + ) D D D D
*D+ *@) +.D +C +) *C@ )B )DD .B @ BC
*) *@. +) .. )* D D D D * D
+
*J.
.JC
+D
+
).D 2371
$ic Total
E
(MMC)
6552
1000
252
Q A(MMC) (9)
F A 5 escurrimiento a"ustado4 E"7 Aespe"o5 +J++Om*
2465
# 5 )DD MM# vol4 mínimo mensual4 E 1BD63 2 1B63 1B351+3 A x DJB 1351.3 A x DJB 1@351*31C31B3P13 1)D351@313 1))35G1)D3 Máx4de!iciencia V 5*.C MM#
En caso -ue el área del espe"o no !uera constante7 '0VE>
VASO
A1
P*&+
1:0'A>3
A%1
AREA (A) >
*
H iP)
10'0#093 H i
#urvas de nivel
FiP)
FiP) 5 Fi P Fi P Ti $i P 2i S Ei P #i
PA
EA
del sistema
$ependen del nivel H%1 H
Fi V9>UME'F 1MM#3
A% A%1
del 'AM0 E"emplo7:uncionamiento #reeO7
F% = H
2
del 'AM9 del
= 0,059! 0,5haJ Elvolumen en m +4
embalse
de
#lear
E P
Q
C
D, /+
0
TR
0ntervalo de tiempo del orden de horas por lo -ue no se tiene en cuenta la precipitacin sobre el embalseJ ni evaporacinJ ni !iltracin4 I = i$%res dS = I (t )KO(t )
&e tiene la ecuacin de continuidad7 0 9 5& slid I i I i1 K Qi Qi1 = S i K S i1 4 1 I$ter&l de tiem
2
dt
S=O=
&l'me$ del reser&ri
i , i1= i$i!i * +i$ del i$ter&l t =
t
2
En el caso de un vertedero rectangular sin compuertasJ dicha relacin está dada por7 E 'AME Qv =CL( E K E 0)3 2 con.
2
H = E K E 0
donde7
H
E0
NAO N% / +%%+/*
E7 +& / >;+&&< Q = Q Q T S% E.E 0
3
S% E:E 0
T
/= = E = EC= 0= $i&el de l !r$ del &erteder !r% del &erteder /$%it'd del !rest del &erteder Ce+i!ie$te de des!r% del &erteder, 'e dee$de del $i&el de l s'er+i!ie li#re e$ el em#lsesistem de '$iddes sele!!i$d * del ti de &erteder
Q= =C'dl de slid del reser&ri
T =C'dl de l #r de tm '$todo Se#igr=fico%
it 1 Qi144 I i I i1 (2 S it KQi ) =2 S
2S Q )3 Tra/ar la grá!ica F vs4
t
-
:i"ar el
t que se usará en el cálculo
-
:i"ar un valor E WEo #alcular F con las ec4 1*3 y 1+3 #alcule & de la curva nivel L Volumen del embalse
2S Q -
#alcule
t -
2St i KQi = ) #alcular
5) #on las entradas 0i e 0iP) conocidas del hidrograma de entrada y X en la ecuacin 1.3J calcular
2S i1 Qi1 =
t !) $e la curva 103 se determina 9iP) correspondiente a X ") &e opera K2Qi1 =2 S it 1 KQi1 #) &e pasa al siguiente intervalo haciendo i 5 iP) y se vuelve al paso 3 hasta terminar el hidrograma de entrada4 E>E'P5O% 7Referencia% +idrologia A?licada) Ven Te C!o@8 Un embalse para la detencin del !lu"o de crecientes tiene una seccin transversal constante de ) acreJ lados verticales y un tubo de concreto re!or/ado como su estructura de salida4 >a relacin entre el nivel de agua aguas arriba y caudal de salida para el tubo está dada en las columnas ) y * de la tabla )4 Utilice el mGtodo del tránsito de embalse hori/ontal 1m4 semigrá!ico3 para calcular los caudales de salida del embalse utili/ando el hidrograma de entrada dado en las columnas * y + de la tabla *4 &uponga -ue el embalse está inicialmente vacío4 &9>U#0Y'7 Elhidrograma se especi!ica en intervalos de )D minJ luego este es el intervalo seleccionado t = )Dmin5CDDs4 En !uncin del área hori/ontal ) acre5.+CD pie* se calcula el volumen de almacenamiento para cada nivel segn se indica en la columna + de la tabla )4 2uede 2S Q como se muestra en la columna .4 calcularse tambiGn el valor correspondiente de
t TA95A E>EVA#09' pie DJD DJ )JD )J *JD
2 #AU$A> pie+Is D + )B +D
3 V9>UME' pie+ D *)BD .+CD C+.D B)*D
. *&IZtPF pie+Is D BC )+ *+ +*D
*J +JD +J .JD .J JD J CJD CJ BJD BJ JD J @JD @J )DJD
.+ CD B @B ))B )+B )C )B+ )@D *D *) *+) *.* *+ *C. *B
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El tránsito del caudal a travGs del embalse de detencin se reali/a empe/ando en la condicin de embalse vacíoJ usando el mGtodo semigrá!ico4
>os hidrogramas de entrada y salida se muestran en el grá!ico7
PRE4UNTA
E'9A5SES B PRESAS $esde el punto de vista de riegoJ hemos de!inido embalse como un lago arti!icial construido para almacenar agua durante la estacin lluviosa y para distribuirla durante la estacin seca4 Tanto para Vene/uela como para la mayoría de los países del mundoJ Gsta es una condicin general impuesta por el clima4 'uestras lluviasJ salvo contadas áreasJ están concentradas durante un periodo de cinco o seis mesesJ -ue llamamos inviernoJ siendo muy escasa o nulas durante el resto del a%o7 entonces esa mala distribucin del agua de lluvia nos obliga a almacenarla mediante la construccin de embalses4 >os embalses pueden almacenar agua y tiene muchos usos no menos importantes como son7 En
>as presas se clasi!ican segn la !orma de su estructura y los materiales empleados4 >as grandes presas pueden ser de hormign o de elementos sin trabar4 >as presas de hormign más comunes son de gravedadJ de bveda y de contra!uertes4 >as presas de elementos sin trabar pueden ser de piedra o de tierra4 TambiGn se construyen presas mixtas para conseguir mayor estabilidad4 >a eleccin del tipo de presa más adecuado para un empla/amiento concreto se determina mediante estudios de ingeniería y consideraciones econmicas 1el costo de la presa depende de la disponibilidad de los materiales para su construccin y de las !acilidades para su transporte34 >as características tambiGn son !actor determinante a la hora de elegir el tipo de estructura4 Presas de gra(edad
>as presas de gravedad son estructuras de hormign de seccin triangular[ la base es ancha y se va estrechando hacia la parte superior[ la cara -ue da al embalse es prácticamente vertical4 Vistas desde arriba son rectas o de curva suave4 >a estabilidad de estas presas radica en su propio peso4 Es el tipo de construccin más duradero y el -ue re-uiere menor mantenimiento4 &u altura suele estar limitada por la resistencia del terreno4 Un e"emplo de este tipo de presas es la presa ?rande $ixenceJ en &ui/a 1)@C*3J la cual tiene una altura de *. m y es una de las más grandes del mundo4
Presas de ,(eda
Este tipo de presa utili/a los !undamentos tericos de la bveda4 >a curvatura presenta una convexidad dirigida hacia el embalseJ con el !in de -ue la carga se distribuya por toda la presa hacia los extremos4 En condiciones !avorablesJ esta estructura necesita menos hormign -ue la de gravedadJ pero es di!ícil encontrar empla/amientos donde se puedan construir4
PRESA DE +OR'I4ON 7DE ARCO-9OVEDA8 Presas de contrafuertes
>as presas de contra!uertes tienen una pared -ue soporta el agua y una serie de contra!uertes o pilaresJ de !orma triangularJ -ue su"etan la pared y transmiten la carga del agua a la base4 Hay varios tipos de presa de contra!uertes7 los más comunes son de planchas uni!ormes y de bvedas mltiples4 En las de planchas uni!ormes el elemento -ue contiene el agua es un con"unto de planchas -ue cubren la super!icie entre los contra!uertes4 En las de bvedas mltiplesJ Gstas permiten -ue los contra!uertes estGn más espaciados4 Estas presas precisan de un + a un D6 del hormign -ue necesitaría una de gravedad de tama%o similar aun-ue a pesar del ahorro de hormign las presas de contra!uertes no son siempre más econmicas -ue las de gravedadJ ya -ue el costo de las complicadas estructuras para !or"ar el hormign y la instalacin de re!uer/os de acero suele e-uivaler al ahorro en materiales de construccin4 Este tipo de presa es necesario en terrenos poco estables4
Presas de ele#entos sin tra,ar >as presas de tierra y piedra utili/an materiales naturales con la mínima trans!ormacinJ aun-ue la disponibilidad de materiales utili/ables en los alrededores condiciona la eleccin de este tipo de presa4
El desarrollo de las excavadoras y otras grandes má-uinas ha hecho -ue este tipo de presas compita en costos con las de hormign4 >a escasa estabilidad de estos materiales obliga a -ue la anchura de la base de este tipo de presas sea de cuatro a siete veces mayor -ue su altura4 >a cuantía de !iltraciones es inversamente proporcional a la distancia -ue debe recorrer el agua[ por lo tantoJ la ancha base debe estar bien asentada sobre un terreno cimentado4 >as presas de elementos sin trabar pueden estar construidas con materiales impermeables en su totalidadJ como arcillaJ o estar !ormadas por un ncleo de material impermeable
re!or/ado por los dos lados con materiales más permeablesJ como arenaJ grava o rocaJ el ncleo debe extenderse hasta mucho más aba"o de la base para evitar !iltraciones4 Estructuras ue confor#an los e#,alses% Todo embalse consta de las siguientes estructuras básicas7 la presaJ el aliviadero y las obras de toma4 >a presaJ di-ue o represaJ es la estructura de retencin de las aguas y resiste un empu"e4 $ebe ser por lo tantoJ impermeable y estableJ con"untamente con su !undacin y sus estribos4 El aliviadero o estructura de alivio o descarga de los excedentes -ue llegan al embalseJ los cuales no se desean almacenar4 &us características más importante es la de evacuar con !acilidad las máximas crecientes -ue llegan al vaso de almacenamiento4 &u insu!iciencia provoca el desborde del agua por encima de la cresta de la presa y el posible colapso de esta estructura si se trata de una presa de tierra o enrocado4
:ig4)
Ca?acidad de un e#,alse% >a capacidad de un embalse se mide por el volumen de agua contenido en su vaso de almacenamiento para una altura dada de la presa y de su aliviadero4 2ara calcular la capacidad se utili/an los planos levantados del vaso de almacenamiento4 2ara elloJ una ve/ -ue hayamos !i"ado el sitio de la presa y la cota del !ondo del ríoJ comen/amos por medir con el planímetro las áreas abarcadas por cada una de las curvas de nivel4 >uegoJ si calculamos la semisuma de las áreas entre curvas y las multiplicamos por el intervalo entre las mismas obtenemos el volumen almacenado entre curvas o volumen parcial4 &i se acumulan luego los volmenes parcialesJ se obtienen el volumen almacenado por cada cota o altura sobre el !ondo del río4 Todos estos cmputos se anotan en un cuadro similar al -ue se muestra a continuacin7 Altura mts
#ota m4s4n4m
Ca?acidades caracter"sticas de un e#,alse% En un embalse podemos distinguir tres capacidades o volmenes característicos7 )3 el volumen muerto o capacidad de a/olves[ *3 el volumen til y +3 la suma de ambos -ue nos da el volumen total4
Vt (a (u El volumen de a/olves es el volumen -ue debemos disponer en el vaso para almacenar los sedimentos4 Transportadas por el río y -ue con el tiempo se van depositando en Gl4 El período -ue tarda en colmarse esta capacidadJ constituye la vida til del embalse y se estima para proyectos pe-ue%os en unos D a%os y para los grandes proyectos para unos )DD a%os4 El volumen til es el necesario para suplir las demandas y las pGrdidas de aguas durante un período determinado de !uncionamiento del embalse4 $ebe ser de tal magnitud -ue garantice dentro de un periodo hidrolgico escogidoJ el riego de toda el área disponible aprovechable4 #uando se presentan períodos muy secosJ no previstos en el período de estudioJ se puede racionar el agua prudentemente alargando así lo más posibleJ el tiempo de abastecimiento y evitando de"ar completamente vacía la capacidad til del embalse para el a%o siguiente4 En algunos casos cuando se desea combinar el riego con el control de inundacionesJ se prevG otro volumen adicionalJ por encima del volumen til con el ob"eto de retener la creciente por un tiempo prudencialJ no permitiendo -ue el aliviadero sobrepase gastos determinadosJ e-uivalentes a la capacidad adicional debe siempre -uedar disponible para absorber la creciente prevista4 Alturas de las ?resas% En todo embalse existen dos alturas determinadas en >as curvas de capacidadesJ así7 )4
>a altura de aguas muertasJ h) y
*4
>a altura de aguas normalesJ h*4
2ero no es aceptable -ue el agua vierta sobre la presa misma y por lo tanto debemos a%adir una altura h+ -ue llamaremos borde libre4 Entonces la altura total de la presa será7 H 5 h) P h* P h+4
Seccin t"?ica de una ?resa de tierra >as presas de tierraJ tienen seccin trape/oidal4 En ellas se denomina ancho de cresta o simplemente crestaJ al lado menorJ el lado mayor está de!inido por la línea de contacto entre el material de la presa y el material de la !undacin y los lados del trapecio constituyen los taludes4 El -ue está en contacto con el agua se denomina talud aguas arribas y al opuesto talud aguas aba"o4 En las presas /oni!icadas existen uno o dos espaldones de materiales impermeableJ ncleo o cora/n de la presaJ el cualJ puede ser vertical o inclinado4 9tro elemento importante en las presas homogGneas para almacenamientoJ es el dren de pieJ el cual tiene como !uncin colectar toda el agua -ue pueda percolar a travGs de la seccin o de la !undacin de la misma4 El dren desaparece en las presas /oni!icadas cuando el espaldn aguas aba"o es impermeable y por lo tanto sustituye al dren4 #uando la presa está !undada sobre material permeable y se desea cortar el !lu"o de aguas a travGs de dicho materialJ se dise%a una /an"aJ denominada dentellnJ la cual se rellena con el mismo material del ncleo4
#uando la !undacin es directa sobre la rocaJ se trans!orma el dentelln en una pe-ue%a /an"a de traba para la me"or unin del material del ncleo con la roca de !undacin4
21 FENO'ENOS DE FI5TRACION Existen una serie de conceptos para di!erenciar los di!erentes tipos de ruptura HidráulicaJ sin embargo no existe una !rontera claramente divisoria entre uno y otro !enmeno4
5a Erosin interna ocurre cuando las !racciones del cuerpo de la presa o cimentacinJ son arrastradas hacia aguas aba"o por !lu"o de la !iltracin4 Tu,ificacin es la !orma de erosin interna -ue se inicia con la Erosin as !racciones arrastradas son sacadas por la !iltracin y el proceso traba"a gradualmente en direccin hacia aguas arriba del cuerpo de la presa o de su cimentacin hasta -ue se !orma un \tubo] continuo4 El Re(entn se presenta cuando los ?radientes de &alida en el pie de presa son altos4 En suelos cohesivos esta condicin se conoce como !ractura hidráulicaJ y se mani!iesta en !orma de ebullicin4 En la :ig4 '( D*J se muestra una presa sobre una capa arcillosa y por deba"o de ella subyace una material permeable 1granular34 &e muestran las >íneas de corriente y el diagrama de !uer/as originadas por el ?radiente Hidráulico de &alidaJ -ue puede dar lugar al
Fig N° 124 $i-ue sobre una capa de Material 0mpermeable -ue yace sobre un 2ermeable4 En la Figura N° 13 J se observa la presencia de una !ractura en la capa cohesiva en el pie Aguas aba"o de la presaJ luego el material granular empie/a a salir por esa !ractura 1Ebullicin3J luego se mani!iesta en !orma de erosin regresivaJ y tiene lugar el !enmeno de Tubi!icacinJ cuyo canal se conectará al !ondo del embalse4
Fig N° 134 Erosin 0nterna 5a figura N° 13 J trata de explicar cmo en una cimentacin HomogGnea el pie de Aguas aba"o de la presa puede convertirse en una /ona de ?radientes de &alida de gran magnitudJ -ue pueden erosionar la /ona mostrada
Fig N° 134 $i-ue sobre una capa de Material permeable Ebullicin de arena4 Muchas veces para eliminar los e!ectos negativos de los !enmenos expuestos anteriormente se recurren a soluciones como la mostrada en la :ig4 '( D.J en donde el dia!ragma de concreto intercepta toda la /ona Aluvial permeableJ pero -ue su contacto con el cuerpo de la presa puede ser su \taln de A-uiles]J y es a-uí en donde se debe prestar atencin4
Fig N° 1.4 $i-ue con dia!ragma de concreto -ue intercepta el material permeable4
31 EGP5ICACION FISICA DE 5AS FUERHAS FI5TRANTES EN SUE5OS En el proceso de !iltracin la partículaJ se puede ideali/ar ba"o la accin de dos !uer/as7 2resin hidrodinámica elementalJ originada por la di!erencia de #arga \2] antes y despuGs de la partículaJ y la !riccin !iltrante elemental \ ]J -ue acta tangencial a la super!icie de la partícula4 >a
Fig N° 104 Es-uema de las !uer/as !iltrantes -ue actan sobre las !racciones del suelo4 El vector \<] se descompone en dos vectores7 dirigida verticalmenteJ -ue representa la fuerJa +idrodin=#ica ele#ental de sus?ensin y el Vector ^! -ue tiene una direccin tangente a la línea de corriente y representa la fuerJa unitaria de filtracin 4 Estas !uer/as se expresan de la siguiente manera7
>uego !uer/a total de !iltracin sobre una porcin de Volumen 1V3 de suelo será7
4RADIENTE +IDRAU5ICO4 2ara un recorrido determinadoJ está dado por la relacin7
Fig N° 1K4 Es-uema del :enmeno de erosin interna4
.1 SUE5OS PROPENSOS A 5A EROSI:N INTERNA &herard en )@C@J clasi!ica los distintos materiales segn se indica en el #uadro '( D+4
CUADRO DE CAR
REFERENCIA
CARACTERISTICAS DE 5OS SUE5OS
DE RESISTENCIA )4 Arcilla de alta plasticidad 102W)34 ;ien compactada
Me"or resistencia a*4 Arcilla de alta plasticidad 102W)3J mal compactada +4 Arena ;ien graduada o me/cla de grava y arena con !inos arcillosos de media la Erosin interna plasticidad 102WC34 .4 Arena bien graduada o me/cla de grava y arena con !inos
arcillosos de media plasticidad 102WC34 ;ien compactado Media resistencia a la Erosin interna 4 Me/cla de gravaJ arena y limo bien graduado 102NC3 C4 Me/cla de gravaJ arena y limo bien graduada 102NC34 Mal
compactada
B4 Arena !ina muy uni!orme sin cohesin 102NC34 ;ien compactada
2eor resistencia a 4 Arena !ina muy uni!orme sin cohesin 102NC34 Mala compactada la Erosin interna
01 INFOR'ACION 9ASICA PARA E5 AN<5ISIS DE 5A EROSION INTERNA En la /ona de empla/amiento de la presa se debe e"ecutar una serie de calicatas cuyos resultados permitan elaborar las características de la cimentacin4 2ara el caso del análisis de !iltracin se debe obtener la siguiente in!ormacin básica % A3 2er!il de la presa ;3 Ubicacin del sistema de !iltros #3 Modelo geotGcnico de la cimentacin _
?ranulometría curva completa 1tami/ado y vía hmeda3
_
$ensidad
_
2ermeabilidad de la cimentacin o estratos4
#on esta in!ormacin y las condiciones de !iltracin se pasa a la etapa de análisis correspondiente4
K1 'ETODO5O4IA PROPUESTA PARA DIA4NOSTICAR 5A RESISTENCIA A 5A FA55A POR FI5TRACION 2ara de!inir la estabilidad a la !iltracinJ se plantea reali/ar dos tipos de cálculos4 El Pri#er an=lisisJ es una comprobacin tomando como re!erencia datos cuyas magnitudes proviene de in!ormacin de muchas presas existentes4 Esta comprobacin se le denomina RESISTENCIA A 5A FA55A CASUA5 POR FI5TRACION 4 El Segundo an=lisis denominado RESISTENCIA A 5A FA55A 5OCA5 POR FI5TRACI:N 4 Esto tipo de análisis se reali/a en lugares conocidos tanto del cuerpo de la 2resa como en su cimentacin4
L1 DIA'ETROS DE 5OS INTERSTICIOS EN SUE5OS NO CO+ESIVOS El diámetro de los intersticios es un parámetro importante en el estudio de la Erosin 0nterna4
5a Fig N° 1L J muestra la disposicin de !racciones4 A-uí d ,(edaJ diámetro de las !racciones -ue obstruyen el intersticio y !orman una bvedaJ sin embargo no pueden sellar todo el espacioJ permitiendo el paso de !racciones más pe-ue%as -ue se denominarán dt4
Fig N° 1L 'omenclatura y es-uema utili/ada en el análisis de Erosin 0nterna4
L deter#inacin del di=#etro de c=lculo de los intersticios en suelos no co!esi(os El $iámetro promedio de los intersticios del suelo no cohesivo se determina con ayuda de la siguiente !rmula7
L2 Di=#etro #=Mi#o de los intersticios de un suelo no co!esi(o El diámetro máximo de los intersticios de un suelo no cohesivo se calcula de7
En donde ` #oe!iciente de distribucin heterogGnea de las !racciones del sueloJ se determina7 a3 2ara suelos con #oe!iciente de Uni!ormidad #u 5 *
b3 2ara suelos con #uW*
/1 SUE5OS AFECTOS A 5A EROSION INTERNA En S
CONDICION 4EO'ETRICA4 El material no cohesivo se puede considerar exento de Erosin 0nternaJ si sus !racciones satis!acen la siguiente relacin7
&i no cumple la relacin 14)3J entonces el suelo estará expuesto a la Erosin 0nterna4
CONDICION +IDRODINA'ICA 4 #onocido el ?radiente Hidráulico \,]J se calcula -ue tama%o de partícula dt será arrastrada del suelo por el !lu"o !iltrante4 Esto se reali/a con ayuda de las siguientes !rmulas7
&5)4)
#oe!iciente de seguridad
,
?radiente
n
2orosidad
#oe!iciente de permeabilidad cmIseg
d #u
hidráulico determinado por cálculo4
2esos especí!ico seco del suelo OgIcm+ #oe!iciente de uni!ormidad4
>uego de determinado el tama%o de la !raccin d tJ recurrimos a la curva granulomGtrica del material de la cimentacin y se determina -ue porcenta"e representa4 &i se obtiene -ue el porcenta"e es menor al 6J entonces el suelo prácticamente no experimentará los e!ectos de la Erosin interna4 #aso contrario está a!ecto a la Erosin interna4 El e!ecto de la Erosin interna del material en volmenes inaceptablesJ provocará tambiGn asentamientos en la presa inadmisibles4
1 ANA5ISIS A 5A FA55A POR FI5TRACI:N DE CI'ENTACIONES 95ANDAS Presa +o#og$nea so,re una ci#entacin ?er#ea,le
En la :ig4 '(DJ se muestra una 2resa homogGneaJ sin elemento de impermeabili/acinJ -ue descansa sobre una capa homogGnea permeable4
Fig N° 1/- 2resa sin $entelln sobre una cimentacin homogGnea >a capa impermeable se ubica a una pro!undidad T c=lculo4 En S
El valor de 1,c3 admisible se toma del cuadro siguienteJ de acuerdo al tipo de suelo4 CUADRO PARA DETER'INAR E5 VA5OR DE 7>c8 ad#isi,le #UA$<9 '.
1Jc 3 Admisibl
SUE5O DE 5A CI'ENTACI:N
I
II
III
Arcilla compacta &uelo arcilloso Arena gruesa Arena media Arena !ina
D4@D D4. D4+C D4+D D4*+
)4DD D4D D4.D D4++ D4*
)4)D D4 D4.. D4+C D4*B
e
IV )4*D D4CD D4. D4.D D4+D
2revia a la eleccin de 1,c3 admisible J se determina la clase de presa del cuadro siguiente7
CUADRO N0 DE5 5A C5ASE DE PRESA SUE5O DE 5A CI'ENTACION
ArenosaJ detríticosJ arcillosas en estado compacta y semi compacta Arcillosas saturadas y estado plástico
A5TURA DE 5A PRESA EN #) UE DETER'INA 5A C5ASE DE O9RA I II III IV WB + ) N) B + WD
* D
) *
N)
>a
,c
?radiente de #ontrol en el suelo de la cimentacin4
,crítico L ?radiente crítico4 &e determina por la siguiente expresin7
>as denominaciones de los parámetros se conservan4 COEFICIENTE DE SE4URIDAD EN FUNCION DE 5A C5ASE DE O9RA
C5ASE DE O9RA 0 00 000 0V
COEFICIENTE DE SE4URIDAD QS )4* )4*D )4) )4)
2 ?resa con dentelln flotante En la práctica se encuentran casos cuando la capa 0mpermeable está bastante pro!unda 1T5 3 y la capa del material de la cimentacin es interceptada por un dentellnJ -ue no llega a la capa impermeable 1:ig4 '(D@34
Fig 1 Presa con $entelln :lotante 1no llega a la capa impermeable3 En este caso el material de la cimentacinJ la pro!undidad y espesor del dentelln colganteJ tendrá -ue cumplir no solamente la ocal4 a3
En primer lugar se determina la pro!undidad de cálculo de la capa impermeable T cálculo 4
$e acuerdo a la metodología indicada en S
1@43
&i Treal N D4>J 1en donde > ancho de la base de la 2resa3J entonces se toma7 Tcálculo 5 Treal
1@4C3
b3 &i la cimentacin cimentacin de la presa es heterogGneaJ heterogGneaJ es decirJ consti constituida tuida de dos o más suelos suelos di!erentesJ tanto por su permeabilidad 1 )*3J y ancho 1T )T*3J entonces se debe trans!ormar las capas en un suelo homogGneo y determinar la pro!undidad virtual de la capa impermeable T virtual J de acuerdo a la siguiente !rmula4
#on la magnitud encontrada de TvirtualJ se determina el valor de cálculo de la pro!undidad de la capa impermeable Tcálculo J como se ha indicado en el punto a34 c3 2ara la 2resa con el $entelln $entelln colgante 1!ig4 '( D@3 el ?radiente hidráulico hidráulico de control control de la ocal de !iltracin del suelo de la cimentacinJ se determina a partir de la siguiente !rmula7
El valor de #ontrol obtenido por la !rmula 1@43J debe satis!acer la siguiente condicin7
En donde 1,c3admisible se toma del cuadro '(D.4 El valor determinado determinado de ,cJ tambiGn tendrá tendrá -ue cumplir la
$onde ,crítico se determina con ayuda de la !rmula [email protected] #omo se deduce de la expresin 1@43J para disminuir , cJ se debe incrementar la pro!undidad \&] del dentelln 1o construir dos dentellones3 +3 >a magnitud de , $ del propio dentellnJ se puede determinar a partir de la siguiente expresin7
&i en la cimentacin se construyen obstáculosJ sobre el cual acta el ?radiente , $J entonces entonces el suelo de la cimentacin deberá tener tal composicin granulomGtricaJ -ue garantice la
&i la condicin 1@4)*3 no se cumpleJ entonces debe incrementarse el espesor \b] del obstáculo o tomar otra medida 1por e"emplo construir dos obstáculosJ ensanchar la base de la 2resaJ etc434 >a solucin !inal se toma en base a comparaciones tGcnicas econmicas de variantes4 ,cálculo para un dentelln construido de suelo arcillosoJ se determina de la siguiente manera7 )3 'o se acepta acepta la ex!oliacin ex!oliacin de !racciones !racciones del suelo arcilloso por el !lu"o !iltranteJ !iltranteJ -ue acta sobre el dentelln 1para las estructuras de clase 034
En donde $D máx viene a ser la dimensin máxima del intersticios del suelo de la cimentacinJ y se determina a partir de la !rmula 1B4*34 *3 &e admite una limitada ex!oliacin de las !racciones del suelo cohesivoJ situacin -ue no expone al $entelln a una !alla por !iltracin 1estructura clase 000V37
$D máx se determina por la !rmula 1B4*3 y además7 $D máx )4+ cm 3 Presa con n;cleo y dentelln colgante en for#a de ta,lestaca o ?ared
En la :ig4 '( C4+J se muestra una presa con 'cleo y $entelln colgante sobre una cimentacin permeable de pro!undidad T54 &i los espaldones de la presa se construyen con suelos de !racciones grandesJ y el material de la cimentacin es más !inaJ entonces en la salida del !lu"o !iltrante hacia el enrocado despuGs del dentellnJ puede producirse una !alla local por !iltracin del material de la cimentacin4 TambiGn TambiGn la !alla se puede presentarJ si el elemento impermeabili/ante -ue posee dimensiones insu!icientes4
Fig N° 1 2resa con 'cleo 1dia!ragma3 y $entelln colgante4 El es-uema de cálculo de la 2resa de Materiales de 2rGstamo con 'cleo o dia!ragma y $entelln colganteJ se muestra en la :ig4 '( ))4 ))4
Fig N° Es-uema de cálculo
a3
&i la cimentacin permeable tiene una potencia ilimitada 1 T53J entonces la grá!ica de los ?radientes de &alida , salida 5 !1x3 del !lu"o !iltrante !iltrante en la base del espaldn aguas aba"o se calcula7 calcula7
b3
2ara evitar la el
En este caso el valor del ?radiente #rítico se calcula a partir de la siguiente !rmula7
s w n
2esos especí!ico de las partículas slidas 2eso especí!ico del agua 2orosidad
&i se cumple la condicin 1@4)C3J entonces la
En donde DoJ viene a ser el diámetro promedio de los intersticios del material del espaldn aguas aba"oJ y se determina con ayuda de la !rmula 1B4)34 #uando el suelo de la cimentacin no experimenta la Erosin 0nternaJ se toma dbvedadD6
1@4*D3
&i el suelo de la cimentacin está a!ecto a la erosin 0nternaJ se considera dbvedad*6
1@4*)3
&i la condicin 1@4)@3 se cumpleJ entonces estará garanti/ada la
En caso contrarioJ de no cumplirse la condicin 1@4)C3 y 1@4)@3J es necesario e"ecutar cual-uiera de las siguientes medidas7 )3 0ncrementar la longitud \&] del dentellnJ para satis!acer la condicin básica 1@4)C3 *3 En la base del espaldn aguas aba"o se coloca una capa de !iltro4
. Presa con dentelln ue llega a la ca?a i#?er#ea,le
En la :ig4 '( )*J se muestra una presa de material impermeable de base con ancho \>]4 >a presa descansa sobre una capa permeable de potencia T cálculo e interceptada por un dentelln impermeable -ue llega hasta la capa impermeable y penetra en ella en una pro!undidad &fJ el espesor del dentelln \b]J coe!iciente de permeabilidad presaNNo4
Fig N° 2 2resa 1'cleo3 con $entelln -ue llega hasta la capa impermeable >a magnitud del ?radiente en el material de la cimentacin ,c para el tipo de presa 1:ig4 '( )*3 con dentelln -ue llega hasta la capa impermeableJ se determina por la siguiente !rmula7
#uando la presa es de tipo enrocado con ncleo impermeable en la !rmula 1@4**3 en lugar de > 1ancho de la base de la presa3J se debe colocar > J -ue viene a ser el ancho del ncleo en su base4 El valor obtenido de ,c tendrá -ue satis!acer la condicin 1@4@3J en donde 1,c3 admisible J se toma del cuadro '( D.J tambiGn tendrá -ue cumplir la condicin 1@4)D34
PER'EA9I5IDAD DE5 SUE5O SE46N 5A 5EB DE DARCB ;asandose en sus traba"os sobre la mecánica de !luidosJ el ingeniero !rancGs Henry $arcy 1)D+ )3 descubri -ue existe una relacin entre la cantidad de agua -ue !luye a travGs de una super!icieJ el área de esta super!icie y el gradiente hidráulico 1ver !igura *434
E"ercicio7 pregunta ) de la +ra práctica 1recursos hidráulicos34 24) en la cimentacin de una presa de embalse usando cilindros de *4D m de alto y D4+ m de diámetroJ introduciendo al !ondo arena de las siguientes características7 En peso 6 hasta D4BB mm[ )+6 en peso hasta )4) mm[ )*6 hasta * mm y gravas el )B64 &e pide estudiar el comportamiento del agua de prueba y tambiGn la permeabilidad 13 de la cimentacin4 &olucin7 &egn la tabla de los valores típicos para arenas de diámetros comprendidos en ciertos rangosJ hallaremos la contante de permeabilidad aproximada de cada estrato4 ?
K =
v . H ∆h
=
H ∆h
=
v
¿
2.5
h1 k 1
+h +h +h 2
3
4
k 2
k 3
k 4
2.5 0.425 0.055
+
0.3 0.001
−5
K =1.683∗10
+
0.325 0.0001
+
1.45 0.00001
cm / s
2odemos concluir -ue la característica de permeabilidad de la cimentacin de esta represa es poco impermeableJ donde las partículas del suelo son muy pe-ue%asJ impidiendo -ue por esta !luya el aguaJ debido a los espacios vacíos -ue entre esas partículas se generan4 PRE4UNTA 2 2
#onsiderando el cuadro ecolgico7 hacer el balance hidrolgico regional y la utili/acin de esta in!ormacin en climatología regional4 >AT DB
°
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#9TA7 *+C M&'M
E'E :E;< MA< A; MA ,U' ,U> A?9 &ET0EM 9#TU <9 E<9 9 <0> =9 09 09 &T9 ;
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CB4B
4* B4 @@
B4 +4D *4 4D) )* @ C+
C4C
4))
C4*@
B4B)
). )+4
&9>U#09' E#UA#0Y' ?E'E $E> ;A>A'#E H0$<9>Y?0#9 El sistema natural !undamental con -ue traba"a el hidrlogo es la cuenca u hoya hidrográ!ica4 Una cuenca es una unidad básicamente de!inida topográ!icamenteJ y drenada por un sistema de cauces super!iciales 1ríosJ esterosJ -uebradas3 de tal manera -ue toda la escorrentía -ue se genera en la super!icie encerrada por la línea divisoria de las aguasJ se descarga a travGs de una salida nica e identi!icable4 Una cuenca 1y en general cual-uier subsistema hidrolgico7 subcuencaJ tramo de un ríoJ subreginJ etc3 puede describirse y anali/arse por medio de un balance hidrolgico -ue no es otra cosa -ue la aplicacin detallada de la ecuacin general de balance de masaJ o ecuacin de continuidadJ cuya expresin general es7
En su acepcin más generalJ la ecuacin de balance hidrolgico para una cuencaJ -ueda expresada por la siguiente ecuacinJ re!erida a un cierto intervalo de tiempo7 2 P Fsa P F/a 5 E P ET P 0 P F seP F/e P &> P && P & P &' en -ue7 2 Fsa
5 5
precipitacin media4 gastos super!iciales a!luentes a la cuenca o subsistema 1naturales yIo arti!iciales34 F/a 5 gastos subterráneos a!luentes4 E 5 evaporacin media desde super!icies de agua libre4 ET 5 evapotranspiracin media4 0 5 retencin por intercepcin de la precipitacin en vegetacin4 Fse 5 gastos super!iciales e!luentes de la cuenca4 F/e 5 gastos subterráneos e!luentes4 &> 5 variacin en el períodoJ de los volmenes de agua almacenada super!icialmente 1lagosJ embalsesJ lagunasJ depresiones super!iciales del terrenoJ etc34 && 5 variacin del volumen de agua almacenada en los suelos no saturados 1en !orma de humedad del suelo34 & 5 variacin del almacenamiento subterráneo en los acuí!eros4 &' 5 variacin del agua almacenada en nieves y glaciares4 >as unidades de cada tGrmino pueden expresarse en milímetros sobre el área de la cuenca o en metros cbicos4 >a ecuacin anterior no slo permite comprobar la consistencia y compatibilidad de las mediciones yIo estimaciones de cada uno de los componentes medidos del ciclo hidrolgico o de escorrentíaJ sino -ue estimar cual-uier variable conociendo cada una de las demás4 >a ecuacin es tericamente exacta pero existen problemas y di!icultades de medicin y estimacin de las variables componentes -ue pueden di!icultar su aplicacin práctica e inducir a graves errores4 Modi!icacionesJ simpli!icaciones y aplicaciones de la ecuacin de balance hidrolgico se tratan en los puntos -ue siguen4 ;A>A'#E H0$<9>Y?0#9 $E> &UE>9 &upongamos -ue desde el punto de vista hidrolgico el sistema sueloagua planta se puede es-uemati/ar como se indica en la !igura *44
:ig4 Es-uema del subsistema suelo L agua planta En -ue para un cierto período de tiempo t7 P ET EI I H Pf E IN Z
= = = = = = = = =
precipitación evapotranspiración escorrentía superficial infiltración humedad del suelo percolación profunda escorrentía subterránea intercepción almacenamiento subterráneo
Aplicando la ecuacin de continuidad básicaJ se puede establecer el siguiente balance hidrolgico para este sistema durante un período t4 2 P E0) P E&) 5 0' P ET P E0* P E&* H donde H y son los cambios en la humedad del suelo y las variaciones del almacenamiento subterráneoJ respectivamente4
:ig4 * Volumen de #ontrol >imitado por ona
&i se limita el sistema a la /ona radicular se tendrá -ue7 2 P E0) P 5 0' P ET P E0 * P 2! H >os aportes o entrada netas de agua al sistema radicular están constituídos por7
0 5 2 P E0) 0' ET E0 * 2or lo tanto la ecuacin de balanceJ tambiGn puede escribirse como7 0 5 2! H Análisis e!ectuados sobre la base de las ecuaciones anteriores permitenJ por e"emploJ e!ectuar estimaciones de tasas de riego y de los niveles de humedad disponibles en el suelo4
*4)
;A>A'#E H0$<9>9?0#9 $E U'A
Un sector de una cuenca -ue comprende un tramo del río principalJ puede representarse es-uemáticamente como se muestra en la !igura *4)DJ donde7
F 5 gasto super!icial del río4 F 5 escorrentía subterránea H 5 humedad de los suelos4 5 almacenamiento 1de aguas3 subterráneo ET 5 evapotranspiracin4 <) 5 recarga super!icial del sector proveniente o de las -uebradas del sector4 <* 5 descarga super!icial del sector 1canales etc434 $ 5 descarga desde el almacenamiento subterráneo por po/os o directamente como aportes de la napa al río4 < 5 recarga subterránea4
:ig4 *4)D7 Volumen de #ontrol para el ;alance Hidrolgico en una
>a aplicacin de la ecuacin de balance a este sistema da el siguiente resultado7 2
P F) P <) P F) 5 <* P ET P F* P F* H #onsiderando como subsistema el embalse subterráneo se tiene -ue7 F) P < H
5 F* P $
2ara un sector de una cuenca o un tramo de ríoJ las ecuaciones anteriores permitenJ por e"emploJ estimar las pGrdidas y recuperaciones de aguaJ el monto de los consumos de agua y la magnitud de la interconexin entre el río y los acuí!eros4 ;A>A'#E H0$<9>Y?0#9 $E U' EM;A>&E >a !igura *4)) representa es-uemáticamente un embalse super!icial en un río4
:ig4 *4))7 Embalse
Es-uema
de
un
En -ue7 Fa
5
2 5 embalse4 E embalse4 0 5
caudales a!luentes al embalse 1del ríoJ de canales de alimentacinJ o -uebradas34 precipitacin sobre la po/a del 5 evaporacin desde el in!iltracin4
Fv 5 embalse4 0M embalse4 F$ 5 &
5
gasto e!luente por el vertedero del 5 in!iltracin a travGs del muro del gasto e!luente por las obras de entregaJ para ser utili/ado segn los ob"etivos y usos del embalse4 volumen de agua almacenada en el embalse4
Aplicando la ecuacin general de continuidadJ se tiene para un cierto período de tiempo tJ -ue7 Fa P 2 5 Fv P F $ P 0 P 0 M P E P & Esta ecuacin se utili/a en la práctica en estudios de operacin de embalses para estimar su capacidad ptimaJ en el dimensionamiento de vertederos y en la reconstitucin de la estadística de caudales de un río4
PRE4UNTA 3 RIO >EUETEPEUE )4 #AE& $E >A #UE'#A U9ICACI:N 4EO4RAFICA >a cuenca del río ,e-uetepe-ue está ubicada en la costa 'orte del 2erJ entre los paralelos B(Cf y B(+Df de >atitud &ur y los meridianos B(+Df y B@(.Df >ongitud 9este del meridiano de ?reenwich4 Tal ubicacin corresponde a la vertiente occidental de la #ordillera de los Andes y tiene un área total de C@J*DD hectáreasJ haciendo -ue sus niveles altitudinales varíen entre D y .J) m4s4n4m4J con!igurando un territorio con diversidad de produccinJ y características socio ambientales di!erenciadas debido a la diversidad de climas -ue presenta4 >os ríos -ue dan origen al ,e-uetepe-ue son principalmente7 El río 2allacJ con una cuenca de *Dm* [ &an Miguel o 2uclush con una cuenca de ) DC m* y Magdalena con ) DD m* 4 El sistema hidrográ!ico incluye una red de drena"e de más de +D ríos secundarios así como un nmero elevado de riachuelos y -uebradas menores4
'a?a N % U,icacin 4eogr=fica y Pol"tica Cuenca del >euete?eue
FUENTE: Estudio de Evaluación Ambiental Territorial y de Planteamientos para la Reducción de la Contaminación de ri!en "inero en la Cuenca del R#o Je$uetepe$ue%
2 U9ICAION PO5ITICA >a cuenca del ,e-uetepe-ue políticamente se ubica en la regin 'orte del 2erJ abarcando los $epartamentos de >a >ibertad y #a"amarca4 >a cuenca hidrográ!ica del ,e-uetepe-ue abarca +D distritos de C provincias -ue son7 #a"amarcaJ &an 2abloJ &an MiguelJ #ontuma/á 1departamento de #a"amarca3J y 2acasmayoJ #hepGn 1departamento de >a >ibertad34 Aun-ue políticamente comprende di!erentes provincias y regionesJ la cuenca se articula a partir de la dinámica &ocioEconmica operante entre sus distritos y /onas4 Así existen e"es comerciales -ue unen lugares como &an MiguelJ &an 2abloJ #hileteJ TembladeraJ #hepGnJ &an ?regorio[ estableciendo relaciones entre centros poblados y áreas productivas de la /ona alta y media con las ciudades y centros productivos y comerciales coste%os 1TembladeraJ #hepGnJ ?uadalupeJ 2acasmayo34 #abe indicar -ueJ al igual -ue en otras regiones del paísJ la divisin política no coincide necesariamente con los espacios articulados de una cuencaJ lo -ue obstaculi/a la atencin de problemas -ue deben en!rentarse con"untamente por todos los actores presentes en ella como por e"emplo en la gestin de los recursos hídricos y la consecuente conservacin de /onas de produccin de este importante recurso natural en las partes altas de la cuenca4 >os límites de esta cuenca son7
2or el 'orte con las #uencas de los ríos a%a y #hancay >ambaye-ue4 2or el &ur con la #uenca del río #hicama y la -uebrada #upisni-ue4 2or el Este con las #uencas de los ríos #a"amarca y >laucano4 2or el 9este con el 9cGano 2aci!ico4 El acceso principal lo constituye la carretera 2anamericanaJ a la altura del m4 BDD al 'orte de >imaJ en donde existe un ramal transversal -ue sale hacia la ciudad de #a"amarcaJ atravesando todo el Valle y la #uenca del <ío ,e-uetepe-ueJ así mismo existen caminos carro/ables en la #uenca -ue permiten el acceso a los #entros 2oblados y a las áreas de cultivo4 Esta carretera principalJ cada a%o su!re severas consecuencias debido a las !uertes lluvias -ue suelen ocurrir en este temporal 1$iciembre a Abril3 acentuándose la problemática en Gpocas del :enmeno del 'i%o4 #abe anotar entonces -ue la alta vulnerabilidad de esta carreteraJ puede provocar el blo-ueo de la misma y la consecuente parali/acin del transporte de pasa"eros y alimentos entre estas regiones4
3 HONIFICACION 2ara e!ectos del presente traba"oJ se ha considerado tomar a la cuenca del río ,e-uetepe-ue en dos partes7 parte ba"aJ di-ue del reservorioJ ?allito #iegoJ aguas aba"oJ hasta la línea de playaJ con un área de DB4BD m* J y parte alta di-ue del reservorio aguas arribaJ hasta la línea divisoria con las cuencas vecinasJ con un área de +JC.4D m* 4
. INSTITUCIONA5IDAD PARA 5A 4ESTION DE 5A CUENCA Es importante conocer como es -ue los actores sociales inmersos en este espacio territorial actanJ ya -ue de sus decisiones depende el uso y ocupacin adecuada del mismo4 &e presenta a continuacin los roles y !unciones de estos actoresJ así como las condiciones en las -ue vienen implementando sus acciones4 A partir de ello se pueden plantear acciones -ue !ortale/can su intervencin en temas relacionados a la ?estin de
0 COORDINADORA DE DESARRO55O CUENCA DE5 >EUETEPEUE Este espacio de concertacin se constituy en el a%o *DD*4 0ntegra instituciones pblicasJ privadasJ ?obiernos >ocalesJ 9rgani/aciones de la sociedad #ivilJ etc4 &u !inalidad es la de contribuir al me"oramiento de las condiciones de vida de las poblaciones asentadas en la cuenca mientras -ue sus actividades están orientadas a generar un espacio de7 articulacin 1in!ormacinJ coordinacinJ negociacinJ concertacinJ !ormulacin de propuestas3J entre los actores sociales del desarrollo de la cuenca del ,e-uetepe-ue a !in de generar sinergias y apoyar sus intervenciones orientadas al desarrollo de la cuenca[ e interlocucin 1in!ormacinJ dialogoJ gestinJ negociacin3J con los actores de desarrollo de nivel regionalJ nacional e internacionalJ a !in de incrementar los recursos y oportunidades para el desarrollo de la poblacin de la cuenca[ principalmente de la poblacin menos !avorecida4 Aun-ue con poco tiempo de !uncionamientoJ ha logrado ir posicionándose progresivamente en la cuenca como un espacio de re!erenciaJ en donde distintos actores sociales pueden plantear y concertar soluciones a sus problemas[ llegando por e"emplo a negociar proyectos de desarrollo social econmico y ambientalJ con entidades !inancieras y ?obiernos
Asa#,lea de Re?resentantes% unta Directi(a% 0ntegrada por alcaldes provincialesJ distritales así como representantes de algunas instituciones pblicas4 Co#isiones Te#=ticas% #umplen encargos especí!icosJ para abordar ciertos temas de interGs como por e"emplo7 >a ?estin del Agua 1?0A3J $esarrollo Econmico 1$E>3J ?estin Municipal 1?0?EM3[ están constituidos principalmente por 9'?fsJ instituciones pblicas y organi/aciones de base4
K DIRECCION 4ENEA5 DE A4UAS 7INRENA8 Es un ente de carácter normativo en materia de uso y distribucin del aguaJ de operacin y mantenimiento de la in!raestructura de riego y de tari!as de aguaJ vale decirJ todo lo relacionado con la administracin del agua para usos agrarios y otros usos 1poblacionalJ industrialJ etc43J su presencia en la cuencaJ es aun dGbil principalmente por las limitaciones de cantidad de personal y recursos econmicos4
L AURITODAD AUTIONO'A DE5 >EUETEPEUE
>a Autoridad Autnoma de la #uenca Hidrográ!ica ,e-uetepe-ueJ !ue creada por $4&4 ' D).@*A?J el D de mayo de )J@@*J su ámbito de accin comprende las cuencas hidrográ!icas de los ríos ,e-uetepe-ue y #hamán4 Esta institucin es el ente promotorJ coordinador y máximo organismo decisorio en materia de uso y conservacin de los recursos de agua y suelo en el ámbito de estas cuencas4 &us principales !unciones son7 •
•
• •
•
2romover y dirigir la !ormulacin de los planes maestros de aprovechamiento racional de los recursos naturales4 Velar por el estricto cumplimiento de la normatividad vigente en materia de aguas y otros recursos dentro de su ámbitoJ en estrecha coordinacin con el 0nstituto 'acional de
:ormular y aprobar los planes de re!orestacinJ conservacin de suelos4 $e!ensas ribere%as y otras acciones inherentes al mane"o adecuado de las cuencas4 'o tiene una !orma de accionar descentrali/adaJ lo -ue genera en ocasiones un accionar parciali/ado en tGrminos territoriales4 0gualmenteJ uno de los principales limitantes de mayor e!icienciaJ son los ba"os recursos econmicos con -ue cuentaJ in!luyendo ello en el poco personal4
/ CO'IT DE COORDINACION DE A4UAS B RIOS #reado por
•
>os planesJ programasJ proyectos y presupuestos destinados al desarrollo de los recursos agua y sueloJ y las directivas para la !ormulacin de los mismosJ así como la reestructuracin y modi!icacin de los respectivos costos de inversin4 >os planes de distribucin de agua de regadío en !uncin a los planes de cultivo y riego aprobados y los a"ustes re-ueridos durante la e"ecucin de la campa%a agrícola4 >os programas y presupuestos para la conservacinJ mantenimiento y me"oramiento de la in!raestructura mayor y menor del sistema de riego y de!ensas ribere%asJ con excepcin de obras de regulacin y conexas a GstasJ estableciendo un orden de prioridades en concordancia a su necesidad e importancia4 >os estudios hidráulicos necesarios para me"orar el mane"o del agua4 >os programas de capacitacin y asistencia tGcnicaJ extensinJ investigacin y !omento relacionados con las actividades de aguaJ suelo y mane"o de cuencas hidrográ!icas4
AD'INITRACION TECNICA DE5 DISTRITO DE RIE4O >EUETEPEUE
>a administracin tGcnica del $istrito de ey de 2romocin de las 0nversiones en el &ector AgrarioJ tiene principalmente las siguientes !unciones7
• •
•
•
•
•
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&upervisar -ue los recursos hídricos tengan uso racional y e!iciente4 Aprobar los planes de cultivo y riego en estrecha coordinacin con las ,untas de Usuarios de agua correspondiente[ así como supervisar su e"ecucin4 Autori/ar y aprobarJ previa opinin !avorable de la ,unta de Usuarios correspondienteJ la e"ecucin de estudios y obras para el otorgamiento de licencias de uso de aguas super!iciales y subterráneas4 9torgar licenciasJ permisos y autori/aciones de usos de agua super!icial y subterránea para los usos previstos en la legislacin de aguasJ previa opinin !avorable de la ,unta de Usuarios correspondiente4 Aprobar y mantener actuali/ado los padrones de usuarios de aguasJ elaborados con"untamente con la ,unta de Usuarios correspondiente4 2roponer y aprobar las tari!as de agua para usos agrariosJ de acuerdo a la legislacin vigente4 Apoyar los planes y cronogramas de mantenimiento de la in!raestructura de riego y drena"eJ en estrecha coordinacin con la ,unta de Usuarios correspondiente4
>a Administracin TGcnica del $istrito de
1 >UNTA DE USUARIOS DE5 DISTRITO DE RIE4O RE4U5ADO >EUETEPEUE B >UNTA DE USUARIOS DE5 DISTRITO DE RIE4O NO RE4U5ADO DE A5TO >EUETEPEUE >a ,unta de Usuarios del $istrito de ey )BB* y a ,unta de Usuarios del &ub $istrito de as !unciones de las ,untas de UsuariosJ segn lo dispuesto por el $&
ElaborarJ e"ecutar y controlar los planesJ programas y presupuestos aprobados por la Asamblea ?eneral re!erentes a7 9peracin y Mantenimiento de la in!raestructura hidráulica y distribucin del recurso aguaJ propendiendo al uso e!iciente de este recurso4
•
•
#onservacinJ mantenimiento y me"oramiento de la in!raestructura de riego de uso comn y construccin de de!ensas ribere%asJ con excepcin de las de regulacin y obras conexas a Gstas4 Estudios y obras de in!raestructura hidráulica necesarias para me"orar el mane"o de agua de riego y drena"eJ así como la construccin de edi!icaciones4 Actividades de capacitacin yIo extensin -ue contribuyan a una me"or gestin de la organi/acin4
2 CARACTERIHACION TE'ATICA DE 5A CUENCA 2 RECURSOS NATURA5ES B 'EDIOA'9IENTE 2 ECO5O4I B HONA DE VIDA En esta cuenca se puede di!erenciar /onas agroecolgicas andinas y a-uellas -ue pertenecen a la regin de costaJ distinguiGndose7
A >alca #onstituida por los terrenos más elevados sobre los +JDD m4s4n4mJ límite sobre el cual la produccin agrícola se debería reducir a la explotacin de los pastos naturales y a la conservacin de los bos-ues debido a los altos índices de de!orestacin por ampliacin de !rontera agrícolaJ o sobrepastoreo4 En esta /ona agroecolgica se puede di!erenciarJ segn la vegetacinJ partes cubiertas por bos-ues naturalesJ especialmente poblados por especies como -uishuarJ -uinualJ llo-ue y las plantaciones de bos-ues con especies de eucalipto y de pino4 El pastoreo se reali/a en !orma continuadaJ sin la su!iciente Gpoca de descanso -ue re-uiere esta vegetacin4 &lo en algunas comunidadesJ donde se mantiene la /ona de descanso una parte del a%oJ se observa una me"or conservacin de la vegetacin4 Una de las prácticas inadecuadas en la /ona es la llamada -uema de pastos -ue se e!ecta con el ob"etivo de lograr rebrotes más verdes[ sin embargoJ la cobertura vegetal se ve disminuida y con ello se incrementan las áreas expuestas a la erosin por las lluvias4 >a /ona de ,alca presenta mesetas con ligeras lomas 1'E de Tumbaden3 y la presencia de algunas lagunas4 El !río es intenso y la evaporacin es lenta4 En el área se presentan heladas y grani/adas -ue hacen más riesgosa la agriculturaJ ra/n por la cual esta /ona debería ser eminentemente ganadera4 >a presencia de /onas con bos-ues naturales en las partes mas hmedasJ es uno de los recursos más importantes desde el punto de vista ecolgicoJ pues esta vegetacin no slo preserva la conservacin de los suelosJ sino
-ue permite absorber la humedad de las lluvias y almacenarla en los suelosJ de manera -ue se creen los manantiales y pu-uios en la parte ba"a4
9 5a ues!ua uic!ua #omprendida entre los *J+DD a +JDD m4s4n4m4 ona de clima templadoJ incluye áreas de topogra!ía muy accidentadaJ por lo -ue se pueden di!erenciar las laderas andinas 1laderas altas3 con pendientes entre +6 a más de )D6J las laderas ba"as con pendientes entre +D a D6J y las semiplanicies al !ondo de los valles altoandinosJ siendo su uso agrícola muy di!erenciado4 En estos terrenos se presentan cultivos como7 cereales y papa en laderas más altasJ mientras en las partes pro!undas de los valles altosJ predomina el cultivo del maí/ amiláceo4 Estos cultivos se muestran a continuacin4
Cuadro N 12 Es?ecies Culti(adas Altura de Ada?tacin) en la Hona uec!ua
C 5a Bunga #omprendida entre los DD a *J+DD m4s4n4mJ ocupa el área más extensaJ tambiGn es di!erenciada en vallesJ -uebradasJ laderas y contra!uertes4 >as laderas son muy empinadasJ con vegetacin arbustiva y semiarbustiva natural[ en las laderas suaves se inicia el cultivo de ca%a de a/carJ y en la /ona con su!iciente aguaJ el cultivo del arro/4 &u clima varía entre cálido y templado con escasas lluviasJ hasta localidades en -ue el promedio de precipitacin puede llegar a .BD mm anualesJ como ocurre en >ives 12rovincia de &an Miguel34 En generalJ allí donde llega la escasa agua de riegoJ la gama de cultivos puede ser muy variada 1ca%a de a/carJ !rutalesJ arro/J hortali/asJ etc434
D C!ala
#omprendida en los terrenos por deba"o de DD m4s4n4m4 &e encuentra la mayor parte de terrenos agrícolas con riego 1.*JDDD Ha3 4las especies de vegetacin de esta /ona son7 AlgarroboJ #hopeJ 2á"aro boboJ &apote4
22 4EO5O4IA B 4EO'ORFO5O4IA A 4eolog"a ?eolgicamente la cuenca del ,e-uetepe-ue tiene su origen !ormacional ligado al tectonismoJ expresado por dos estructuras geolgicas -ue dominan la regin norte del 2er4 >a primera y la más grande se ubica en los límites de la vertiente occidental de la #ordillera 9ccidental de los AndesJ !ormando un gran sinclinorio depresin del meso/oico con!ormada por rocas de origen marino de gran potencia y con intenso plegamientoJ atravesado por rocas ígneasJ intrusivas y plutnicas como los dominantes en los #erros de Talambo 1Tantarica3J #erro >as Vie"asJ #erro >ampadGnJ #erro #ampanaJ #erro :ila #atanerosJ #erro 2an de A/carJ #erro 2iedras ?ordas y otros prximos al embalse ?allito #iego4 >a segunda es la depresin superpuesta del terciario de la costa -ue ocupa la !ran"a desGrtica -ue está relacionada con la :osa Marina 2er L #hileJ el -ue probablemente se !ormara por movimientos disyuntivos de grandes blo-ues estructurales del terciario[ Gsta depresin -ue se acenta en el $esierto de &echura está ocupada por una secuencia de estratos de rocas marinas del 2alegeno &uperior L 'egeno #uaternarioJ donde ocurren movimientos neotectnicos oscilatoriosJ -ue permiten deducir levantamientos costeros en terra/as como los -ue o!recen las playas de 2acasmayoJ ,e-uetepe-ue a #hGrrepe4
9 4eo#orfolog"a >as geo!ormas dominantes en la cuenca del ,e-uetepe-ue están ligados íntimamente a la actividad dinámica interna y externa de la corte/a terrestre[ regido por los !allamientos geolgicos[ y -ue geomor!olgicamente se agrupan en tres geomor!oestructuras -ue caracteri/an los escenarios del paisa"e del 2er4 Entre ellas tenemos los siguientes7 • • •
>a regin marina litoral >a repisa continental >a de cordillera andina
>a geomor!ología de la #uenca del ,e-uetepe-ue obedece además al tectonismo descrito ampliamente[ en cuatro geo!ormas de!inidas4 >a !osa marina del 2erJ -ue origina el paisa"e de línea de costaJ playas y la repisa continental[ el batolito costero proporciona otra geo!orma especial[ el proceso de vulcanismo ocurrido en la cordillera occidentalJ con presencia de rocas hipabisalesJ lavas volcánicasJ tu!os y tobas[ y el e"e central de la depresin interandina con rocas sedimentarias meso/oicasJ -ue se muestran en su esplendor por el proceso orogGnico de la cordillera4
23 C5I'ATO5O4IA
>as precipitaciones relativamente escasas en la /ona cercana a la #osta se deben principalmente a la temperatura de las aguas de la #osta 2eruanaJ mientras -ue las precipitaciones de la parte superior dependen del clima de la cuenca del Ama/onas y de la humedad proveniente del 2aci!ico4 En la #uenca del ,e-uetepe-ue la temperatura varía desde los *+(# en el desierto costero 1.DD a DD msnm3 hasta lo +(# en el parámo pluvial andino 1.JDDD msnm3[ el promedio de precipitacin varía desde los ) mm en el desierto costero hasta los )J)DD mm en el páramo pluvial andino4 >a evaporacin varía desde los DD mm en el valle hasta )J*DD a )JDD mm en la /ona andina de la cuenca[ la Humedad
2. +IDRO5O4IA% +IDRO4RAFIA E +IDRO4EO5O4IA) USOS DE5 A4UA) CA5IDAD DE5 A4UA A +idrograf"a En la Hidrogra!ía[ uno de los aspectos más importantes es la red de drena"e natural de las aguas permanentesJ -ue esta de!inida por la gota de agua -ue cae y desli/a sobre la cuencaJ con!ormando ríos -ue vierten sus aguas a ambas márgenes del río ,e-uetepe-ue consecuentemente estos constituyen valles caracteri/ados yIo clasi!icados en categoríasJ teniendo en cuenta la mor!ologíaJ pendientesJ per!ilesJ dinámicaJ etc4 En la cuenca existen cinco categorías principales de ríosJ -ue se extienden desde el litoral hasta las nacientes hidrográ!icasJ relacionados a las categorías de los ríos principalesJ secundarios y -uebradas4 &e ha denominado a cada uno con el nombre del río principal -ue le dio origenJ a partir de la desembocaduraJ siendo7 principalesJ secundariosJ terciariosJ etc4 ya sea -ue den sus aguas al marJ al río principalJ o al río secundario y así sucesivamente4
R"o >euete?eue - C!ilete - 'agdalena - San >uan) +uacraruco El río ,e-uetepe-ue nace en una pe-ue%a laguna ubicada al pie del #erro Agopití en la 2rovincia y $epartamento de #a"amarcaJ entre los DB( *D de >atitud &ur y B( *) de >ongitud 9esteJ a una altura aproximada de +JDD m4s4n4m4 El <ío Magdalena tiene entre sus principales a!luentesJ el río #hetillanoJ el río #hantaJ y a la altura de la localidad de #hilete con!luyen los ríos &an 2abloJ por su margen derecha y el río Huertas por su margen i/-uierda4 A partir de estas con!luenciasJ aguas aba"o se denomina río #hilete4 El río #hileteJ de una longitud relativamente cortaJ por su margen i/-uierda recibe los aportes del río #ontuma/áJ y por su margen derechaJ a la altura de la localidad de >lallánJ recibe los aportes del río 2uclush 1&an Miguel3J desde donde se denomina río ,e-uetepe-ue4 El rGgimen del río ,e-uetepe-ue es muy irregularJ en los meses de estia"e sus descargas pueden llegar a caudales menores de )4D m+ Is4 A partir del a%o )@J a !in de permitir la regulacin de las descargas del ríoJ entr en operacin el
R"o Puclus! - San 'iguel - 5la?a - Bana!uanga Es un subsistema hidrográ!ico -ue !orma parte de la cuenca del ,e-uetepe-ueJ se ubica en la margen derecha del río ,e-uetepe-ueJ cubre aproximadamente la -uinta parte de la cuenca media alta4 Es una de las subcuencas de mayor importancia por ser de -uinto orden de con!luencia hidrográ!ica4
9 +idrogeolog"a
En el estudio de oni!icacin de Kreas HmedasJ 2roblemas de $rena"e y &alinidad Valle ,e-uetepe-ue #hamánJ se prepar un mapa hidrogeolgico cubriendo una super!icie total de )+@J.*.4+@ Ha4 en el valle ,e-uetepe-ue#hamánJ donde se se%ala con cierta aproximacin la potencialidad acuí!era actual de las di!erentes !ormaciones geolgicasJ las -ue se describen a continuacin7
For#aciones de Alto Potencial Acu"fero Están constituidas por las áreas identi!icadas como depsitos aluviales en la carta geolgica y se encuentran ba"o la in!luencia del riego -ue constituye la principal !uente de alimentacin de la napa !reática[ cubre una super!icie de .@JC.+4B* HaJ representando el +4C 6 del área evaluada4
For#aciones de 9ao Potencial Acu"fero &on las áreas inmediatas -ue circundan a las áreas anterioresJ constituidas por depsitos coluviales y elicos -ue no se encuentran ba"o la in!luencia del riego y como consecuencia su napa !reática es dGbil o no existeJ pero o!recen condiciones para un rápido desarrollo de la napa si llegaran a ser incorporadas al riego4 A esta !ormacin pertenecen las pampas de TalamboJ la caleraJ ?uere-ueJ las &andíasJ <ío seco y #herrepe4
For#aciones de Escaso Potencial Acu"fero Están constituidas por los conos de deyeccin de las -uebradas -ue tiene su origen en la /ona árida de las estribaciones tanto andinas como de la cadena costera4 En estas áreas actualmente no hay napa !reáticaJ pero si se las sometiera al riegoJ entonces son muy !avorables a la in!iltracin por su alta permeabilidad4
For#aciones sin Potencial Acu"fero &e re!ieren a las super!icies rocosas -ue constituyen los cerros[ los cuales cubren un super!icie de *J+B)4 @ Ha4
20 SUE5OS% C5ASIFICACION POR CAPACIDAD DE USO 'ABOR) OCUPACION A Parte 9aa >os suelos existentes en la parte ba"a de la #uenca del ,e-uetepe-ue son de origen aluvial o elico4 El origen de los materiales transportados por el viento está constituido por arenas !inas sueltasJ pobres en calcioJ muestran pro!undos per!iles uni!ormesJ en los antiguos depsitos se encuentra una estrati!icacin dGbilJ con!usa segn la edad y espesor de los sedimentos4 >a aptitud de las tierras para el riego es condicionada por las limitaciones presentesJ de los suelosJ de topogra!ía y de drena"eJ -ue se re!le"an en los costos de desarrollo y en la productividad de las mismas tierras4 >a capacidad de uso mayor de los suelos en la parte ba"a de la cuencaJ esta re!erida a una super!icie de *@JB4 HaJ dividido en dos categorías -ue representan a las di!erentes /onas edá!icas y la vocacin potencial de las tierras4
Tierras con Culti(os en li#?io
Culti(os transitorios 9cupa una super!icie de *JBD4 Ha -ue representa el @C4+C 6 del áreaJ en ella encontramos cultivos anuales de corto periodo vegetativo y de naturale/a alimenticiaJ donde destaca el cultivo de arro/[ le siguen en importancia el cultivo de maí/J sorgo graní!eroJ menestrasJ etc4 #onstituye la categoría de uso más importante debido a la super!icie -ue cubre y a los ingresos econmicos -ue generaJ distribuyGndose indistintamente en ocho distritos -ue con!orman el área de la parte ba"a de la cuenca4
Culti(os ?er#anentes Esta clase esta ocupada por unas @C. Ha es decir el +4*+ 6 del área totalJ a-uí encontramos cultivos -ue tienen un periodo vegetativo mayor de un a%o4 En orden de importancia encontramos al cultivo de la ca%a de a/car con C@ Ha y los !rutales con *CC Ha
Tierras con Culti(o de Pastos Esta categoría cubre una extensin de ))@ HaJ es decir el D4.D6 del área total[ los cultivos de pastos se re!ieren especí!icamente a las áreas cultivadas con al!al!a y a las praderas permanentes me"oradas4 En resumen de acuerdo con la clasi!icacin de tierrasJ en el cuadro ' D+ se ha determinado los siguientes grupos de #apacidad de Uso Mayor de los &uelos4
9 Parte Alta >a capacidad de uso mayor de los suelos en la parte alta de la cuencaJ esta re!erida a una super!icie aproximada de .DBJ*)C4)* HaJ en las -ue se han determinado cuatro clases de #apacidad de Uso Mayor de los &uelos7 #ultivo en limpioJ 2astosJ 2roduccin :orestal y 2roteccin4
Tierras con Culti(o en li#?io &lo *JD Ha4 1e-uivalente al D4B) 6 del total3J presentan condiciones para #ultivos en >impio[ esta se encuentra dispersa y discontinuaJ en ambas márgenes del río ,e-uetepe-ue entre la 2resa ?allito #iego y la localidad de #horopampaJ río 2allacJ río 2uclushJ etc4 Estas tierras necesitan de riego y practicas moderadas e intensas de
mane"oJ para una produccin continua y rentable4 En las /onas de >ivesJ &an 2ablo y HuacrarucoJ se puede reali/ar cultivos de secano4 >os grupos de suelos incluidos en esta poseen pendientes -ue varían de plana a !uertemente inclinada 1D ) 6434
Tierras a?tas ?ara ?astos &egn los estudiosJ se ha determinado la existencia de tierras aptas para pastos en una super!icie aproximada de ..JB*C4*+ HaJ -ue representa el )D4@ 6 del área de la cuenca4 &e caracteri/an por hallarse dispersas en una super!icie ocupada por tierras de proteccin4 &on tierras -ue presentan limitaciones de orden edá!icoJ topográ!ico y climático[ así se tiene -ue en la /ona semiárida se presentan problemas de humedad por lo -ue el pastoreo debe ser temporal4
Tierras de ?roteccin &e han determinado -ue +@[email protected]+D HaJ e-uivalentes al 4*6 del área de la cuencaJ son tierras de proteccinJ las cuales ocupan casi toda la /ona de la #uenca Alta4 Estas tierrasJ mayormente de !uertes pendientesJ presentan evidencias de erosin activaJ -ue en muchos casos se ve coadyuvada por los suelos super!icialesJ por lo -ue debe evitarse el sobre pastoreoJ recomendándose medidas de conservacin y proteccin de cuencas y estabilidad del medio ecolgicoJ mediante el establecimiento de cobertura vegetal apropiada -ue en ciertos casos puede permitir un uso asociado con pastoreo yIo produccin !orestal4 A-uí tambiGn están incluidas las Tierras Aptas para 2roduccin :orestal4 &e trata de tierras de ba"a calidad agrolgicaJ con limitaciones de orden edá!ico y topográ!icoJ sin aptitud para actividades agropecuarias pero sí para la re!orestacin con especies pre!erentemente propias del medio ecolgico4 >as pendientes varían desde * a B 64
Tierras a?tas ?ara ?roduccin forestal &e ubican principalmente en las inmediaciones de #hetillaJ ?ran"a 2orcnJ &an Miguel de 2alla-ues Hda4 >ivesJ &an ?regorioJ río 2encayoJ Huachi-uinuaJ Fuebrada #arcelcuchoJ Fuebrada de VigaspampaJ >lapaJ etc4 >os suelos incluidos en esta clase poseen pendientes -ue varían desde !uertemente inclinada hasta extremadamente empinada 1) a )DD 6 34 En resumen de acuerdo con la clasi!icacin de tierras reali/ada en la parte altaJ se ha determinado los siguientes grupos de #apacidad de Uso Mayor de los &uelosJ en el siguiente cuadro se expresan los grupos4
3 PRO95E'EUETEPEUE 2ara e!ectos del presente traba"oJ entendemos a la gestin de cuencas como el mane"o integrado de los
di!icultades en la gestin de la cuenca del ,e-uetepe-ue se presentan por diversos !actores7 •
No se !a logrado consolidar una (isin co#?artida del desarrollo integral de la cuenca[ se anali/a y atiende la problemática solo a nivel del ámbito local 12rovincial o $istrital3J esto debido a la actual con!iguracin política administrativa del paísJ -ue no toma en cuenta estos espacios territoriales4 $e a-uí -ue otro de los problemas es la desorgani/acin y descoordinacin por parte de los ?obiernos >ocalesJ ?obiernos
Eui?os t$cnicos de los 4o,iernos 5ocales de la cuenca J necesitan !ortalecer sus capacidadesJ para el dise%oJ e implementacin de proyectos de desarrollo con en!o-ue de cuenca4 Así mismoJ durante el proceso de implementacin del presente proyectoJ se considera importante !ortalecer especí!icamente las secretarias tGcnicas de $e!ensa #ivil de los gobiernos localesJ pues no existen avances signi!icativos en sus tareasJ por lo -ue no se ha pro!undi/ado en los temas de gestin de riesgos sino en los de atencin de emergencias4 5a infor#acin es ?oco accesi,leJ no existe un espacio en el -ue se centralice todas las investigaciones y estudios -ue hasta el momento se han desarrollado en esta cuenca4 >a in!ormacin esta dispersa en las instituciones -ue la han traba"ado y no es !ácilmente accesible especialmente la relacionada con datos meteorolgicosJ estudios de suelos y de recurso hídricoJ limitando la toma de decisiones oportunas de las autoridades y productores4 5as carreteras y ca#inos de !erraduraJ no cuentan con mantenimiento permanenteJ ubicadas principalmente en las provincias de &an 2abloJ #ontuma/á y &an MiguelJ lo -ue limita no slo el tránsito de sus pobladoresJ la atencin oportuna de pacientes en casos de desastres naturalesJ sino el transporte de sus productos hacia mercados mayores4 Estos problemas se agudi/an en los meses de enero a abrilJ debido a la presencia de lluvias pues se generan permanentemente derrumbes y desli/amientos especialmente en los $istritos de MagdalenaJ #horopampa y #hilete4 5a cuenca del >euete?eue es a,astecida ?or (arias #icro cuencasJ entre las mas importantes &an ,uanJ 2uclush o &an MiguelJ #ontuma/áJ =aminchadJ #hetillanoJ y 2ayac con caudales variables pero con una problemática similarJ donde se puede apreciar la degradacin y poca disponibilidad de agua en las /onas de recarga principalmente por la explotacin mineraJ el sobre pastoreo y la creciente actividad agrícola en /onas no aptas para este !inJ prácticas no
adecuadas para el desarrollo de las actividades socio productivas[ como cultivos en laderasJ de!orestacin de bos-ues nativosJ -uema de pasti/ales y restos post cosecha[ asimismoJ en las partes medias de la cuenca del ,e-uetepe-ueJ el principal problema radica en la poca disponibilidad de agua en los sistemas de riego y una inapropiada distribucin del agua entre parcelas4 Existe con!lictos entre los usos del aguaJ por e"emplo entre las actividades minerasJ agropecuarias y consumo humanoJ evidenciándose en los con!lictos entre organi/aciones de regantesJ organi/aciones sociales y la empresa minera =anacocha esto ltimo tanto a nivel urbano como a nivel rural4 En la parte ba"a de la cuenca el problema radica principalmente en la salini/acin de los suelos y el aumento de napa !reática por el inadecuado mane"o del agua de riegoJ es decir los productores utili/an mayores volmenes de agua a los establecidos por cada cultivo4 2ara el consumo humano las comunidades utili/an agua del sub suelo y por lo general estos están salini/ados4
. PRO4RA'AS B PROBECTOS PARA 5A 4ESTI:N DE RIES4OS EN 5A CUENCA DE5 >EUETEPEUE
,8 Definir su esta,ilidad si la ?resa resulta de 21# de alto con ,orde li,re necesario En el sistema hidráulico de rio ,e-uetepe-ueJ la presa de tierra de gallito #iego con una altura de )*Dm4 •
#alculo de la corona 1ancho de coronacin3 H 5 )*D W )m C =0.5 √ H = 5.47= 6.00 m
1Muy pe-ue%o3
C =1.1 √ H + 0.911 =12.94 =13.00 m ( ok )
Entonces tendremos la presa de concreto7
'os dicen -ue cimentacin en roca7 u 1L0 2ara )m de presa7 Fa=
( Hy )
∗ H =7200 tn
•
Hy 5 )*D tnIm 5W
•
2) 5 )+j1)*D3j1)3j1*4*3 tnIm+ 5 +.+* tn
2
o
2t5 )+*P+.+* tn
( 120 )∗( N )∗(1 )
•
2* 5
•
:uer/a a la supresin
2
∗2.2=132 n
Ps= ϓ s ∗ h=120 tn / m
Fs=
∗(13 + N )
120
•
:5 D4B 2t
•
Evaluando Estabilidad por desli/amiento7
2
Fr =0.75∗( 132 N + 3432 ) Fa=7200 tn
Fr Fa
> 1.50 ∗(132∗ N + 3432 )
0.75
7200
> 1.50
N > 83.09 =¿ N =84 m
EVA5UANDO FA55A POR VO5TEO%
( )∗(
Ma = Fa∗( 40 )+ Fs∗
2
N + B )
3
( )∗(
Ma = 7200∗( 40 ) + 60∗( 97 )∗
2 3
97
) =664360
( )∗
Mr= P 1∗( N + 65 ) + P 2∗
2 3
N
( )∗(
Mr= ( 3432 )∗( 90.5 ) + 13.2∗( 84 )∗
2 3
84
)=931524
=60∗( 13 + N ) tn
Mr > 1.25 Ma 931524 664360
=1.40 ( ok )
>a presa de concreto -ueda como7
PRO95E'A . TRANSITO DE AVENIDAS Conce?to de Tr=nsito Un hidrograma de crecida re!le"a en realidad el movimiento de una onda al pasar por una estacin4 Es necesario tener presente -ue con!orme la onda se mueve hacia aguas aba"o su !orma cambia4 Estos cambios en la onda se deben a la adicin de agua de los tributarios y a -ue las velocidades en los diversos puntos a lo largo 4de la onda no son las mismas
>as ondas de avenidas se !orman por aumento no uni!orme del caudal del río por e!ecto de una tormenta importante4 2ara su estudio hay disponibles dos mGtodos7 el mGtodo hidráulico y el hidrolgico4 Ambos intentan describir los cambios -ue en el tiempo experimenta la onda de avenida4 El análisis del paso de estas ondas de avenida constituye materia de estudio del tránsito de avenidas o !lood routing4 El mGtodo hidráulico de análisis es bastante comple"o por cuanto las condiciones naturales a -ue se aplica tambiGn lo son7 el !lu"o es no permanenteJ la seccin transversal es no4 uni!ormeJ la rugosidad es variableJ etc4 El mGtodo hidrolgico está basado en hiptesis simpli!ica torias y consiste básicamente en plantear la ecuacin de continuidad en un tramo corto de la corriente4 >a ecuacin de continuidadJ re!erida a un tramo corto del cauceJ puede escribirseJ para un tiempo corto7 Volumen -ue ingresa volumen -ue sale 5 cambio en el almacenamiento
Tránsito en Embalses &e supone a-uíJ por simplicidadJ -ue el embalse es no controladoJ es decir sin compuertas de descargaJ de manera -ue la descarga se e!ecta por un vertedero de desborde o aliviadero4 En generalJ el almacenamiento en el embalse hace -ue se modi!i-ue más marcadamente la !orma de onda -ue en un cauce natural de longitud e-uivalente4
El valor t se llama período de tránsitoJ y su valor se !i"a de antemano en la !orma -ue se indica despuGs4 #omo la descarga tiene lugar por un aliviaderoJ es !uncin de la carga H sobre la cresta del aliviadero[ pero una carga H de!ine una cota de la super!icie libreJ por lo -ue la curva de descarga #9 es conocida4 2or otro ladoJ un nivel de agua de!ine un valor del almacenamientoJ es decir la curva #& es tambiGn conocida4 $e donde se concluye -ue la curva '9 se puede siempre construir para un embalse 1basta ver -ue cada par de valores DJ & están relacionados[ en e!ecto a un valor de ( corresponde un valor de #J a ese valor de # corresponde un &J co )D -ue el par de valores DJ & de!inen un nico valor de '34
2ara mostrar el procedimiento de cálculo se va a emplear el es-uema de la !igura @4+4 Estando el embalse lleno llega el !lu"o base de la corrienteJ lo A este valor inicial del caudal de llegada corresponden los valores iniciales de nivel de aguaJ embalsamientoJ carga y caudal de salida4 En estas circunstancias se supone llega la avenida representada por el hidrograma 0t4 En este hidrograma se adopta un valor de kt y se leen las escorrentías directas )J con )D -ue las cuatro primeras columnas de la tabla @4) pueden
ser llenadas4 El otro valor conocido antes de iniciar los cálculos es la descarga inicial D)4 El modus operandi para llenar la tabla está indicado con !lechas en la tabla misma4
Tránsito en embalses controlados 2ara un embalse con compuertas en el vertedero el gasto de salida depende del nmero de compuertas -ue estGn abiertas 1!igura @4.34 Entonces la curva '9 debe ser sustituida por una !amilia de curvasJ en las -ue el nmero de ) a + indica el nmero de compuertas abiertas4
>a operacin deanálisis del paso de la avenida es similar a la mostrada en la tabla @4)J salvo -ue el nmero de compuertas debe tabularse4 &i no hay cambios en la abertura de las compuertas durante el tiempo de estudio el procedimiento es idGntico al de la tabla @4)J ya -ue todos los valores se leen en la curva -ue representa la abertura constante de las compuertas4
3 Tr=nsito en Cauces Naturales Ahora el almacenamiento no es !uncin nica del caudal de salida4 El almacenamiento & viene a ser el volumen de agua en el cauce en cual-uier instante4 #omo la ecuacin @4* involucra nicamente a k&J no se necesita conocer los valores absolutos de almacenamiento4 2ueden encontrarse valores de k& resolviendo la ecuacin @4*J usando valores reales del gasto de entrada y del gasto de salida correspondientes a un tramo del río 1!igura @434 >os hidrogramas de entrada y de salida para el tramo en estudio se dividen en intervalos de tiempo pe-ue%osJ se determina para cada período valores promedios de ) y de 9 y se calculan los correspondientes valores de k& con la ecuacin @4*4 >os volmenes de almacenamiento & se calculan sumandoa)gebraicamente los incrementos k& a partir de cual-uier origen arbitrario4 #uando los valoresJ de & calculados como seJ acaba de indicar se representan en una grá!ica versus los gastos simultáneos de salidaJ usualmente aparece -ue 4e) 1almacenamiento es ligeramente mayor durante el tiempo de ascenso del nivel -ue durante el tiempo de descenso4 Al pasar una onda de avenida por un tramoJ hay cierto aumento en el almacenamiento antes de -ue haya cual-uier incremento en el gasto de salida7 $espuGs -ue la cresta de la onda ha entrado al tramoJ el almacenamiento puede empe/ar a disminuir aun-ue el gasto de salida estG todavía aumentado4
&i el almacenamiento está dado en m+ Iseg x día y los caudales están dados en m+ IsegJ tiene unidades de días4 &i se escribe la ecuacin @4. para &) y &* y se reempla/a en la @4*aJ se obtieneJ resolviGndola para 9*4
En estas ecuaciones t es el período de tránsito en las mismas unidades de 4 #on los valores de J x y t establecidosJ se puede calcular los valores de #o #l y #* El cálculo del tránsito se reduce a resolver la ecuacin @4J con los valores D* de un período trans!ormándose en los valores D) del período siguiente 1tabla @4+34
A5'ACENA'IENTO% E>E'P5O POEC+OS POEC+OS% E5 CO5OSO DE5 PER6 :ue construida hace casi cuatro dGcadas y an es la obra hidráulica más grande del 2er4 2oechos a!ronta graves problemasJ pero sigue dando vida y energía a millones de personas4 Es un gigante -ue agoni/aZ Muchos nos hemos preguntado lo mismo desde hace a%osJ pero 2oechos sigue en pie y ahora con una mayor esperan/a de vidaJ gracias a la conciencia -ue tienen la poblacin y las autoridades sobre los problemasJ y a las iniciativas para solucionarlos4 &e termin de construir hace +@ a%os en la cuenca #atamayo#hiraJ recogiendo las aguas -ue llegan desde el sur del Ecuador a la cuenca del río #hira 1&ullana2iura34 :ue concebido para almacenar D millones de metros cbicosJ ampliables hasta )DDD4 HoyJ su capacidad se ha reducido al .C6J segn registra el 2royecto Especial #hira 2iura 12E#H23J operador de esta in!raestructura hidráulica4 >os sedimentosJ aportados durante los periodos lluviosos y los !enmenos El 'i%o del *+ y @B@J cubren el .6 de la capacidad del reservorioJ menciona el doctor ,orge
Su#as y restas En un sencillo e"ercicioJ el doctor
e"emploJ en enero del *D).J 2oechos almacen solo )*. millones de metros cbicos y ?allito #iegoJ @C 1de una capacidad actual de +@* millones34 >o mismo sucede con la mayoría de estas obras hidráulicas nacionales4 EstaJ dice
C#o !acer #eores reser(orios En estos .D a%os se han dado cambios tremendos en el mundoJ especialmente de ciencia y tecnología4 2odríamos pensar -ue L-ui/áL en la construccin de 2oechos y otros reservorios no se utili/aron las tGcnicas adecuadas para -ue sobrevivan en este siglo4 'o es así4 >as tGcnicasJ estructurales e hidráulicasJ siguen vigentes4
Reforestacin (s Sedi#entacin \ >os pobladores de las partes altas de las cuencas contribuyen a la destruccin de la cobertura vegetal4 A esto se agrega el deseo del hombre de abandonar el campo y concentrarse en ciudades4 >as consecuencias de este proceso son varias7 la disminucin
de la capacidad de retencin de la cuencaJ el aumento de las avenidasJ la agudi/acin de los estia"esJ el incremento de la erosin y la intensi!icacin de la deserti!icacin4 2eroJ en nuestro país ocurre algo -ue es an más grave4 #omo consecuencia de la destruccin de la cuenca se origina gran produccin de sedimentosJ los -ue son llevados por la corriente hacia las /onas de aprovechamiento ubicadas aguas aba"o4 2roducto de la erosin de la cuencaJ los slidos causan numerosos da%os a las estructuras hidráulicas]4 >as !rases precedentes corresponden al experto en 0ngeniería HidráulicaJ Arturo
El agua en la econo#"a nacional 'adie duda ni ignora -ue este recurso es indispensable para la vida y las actividades econmicas de cual-uier país4 En el 2erJ \la capacidad actual del reservorio de 2oechos permite irrigar cerca de D DDD hectáreas de cultivo4 Esto genera una produccin agrícola por un valor agregado de aproximadamente DD millones de nuevos soles y una importante demanda de mano de obra en los sectores agrícolaJ ganadero y agroindustrial]J se%ala el economista ?uillermo $ulanto os reservorios del país deben almacenar agua en los periodos de lluvias y de las grandes avenidas en los ríosJ pues estos no son peridicos4 El doctor
cultivos no tradicionales 1uvaJ ca%a de a/car3 y la produccin de etanolJ dependen de este reservorioJ anota
C#o re?otenciar Poec!os #ada a%o este reservorio recibe unos millones de metros cbicos de sedimentos4 #on un !enmeno El 'i%o podría llegar a los @D millones4 &i esta situacin continaJ podría perder unos )CD millones de capacidad en )D a%os y ya no satis!aría la demanda de la reginJ indica as instituciones piuranasJ entre ellas la U$E2J tuvieron un rol importante en la elaboracin de este proyecto4 Aportaron los insumos7 los datos existentesJ estudios preliminares y todo lo hecho al respecto4 AhoraJ agrega uegoJ se haría la construccinJ -ue puede durar otros tres a%os4 #omo vemosJ hablamos de un periodo largo para lograr un solucin -ue no será de!initivaJ pues la sedimentacin continuaría]J dice4 >a solucin es tGcnicamente viableJ indica
5a otra alternati(a 2aralelamenteJ otra alternativa podría ser la solucin de!initiva7 la descolmatacin progresiva del reservorio 2oechos4 \>a propuesta consiste en naturali/ar el ríoJ hacerlo -ue recupere el cauce -ue tenía antes de -ue existiera esta obra hidráulicaJ de modo -ue los sedimentos vayan a la cuenca ba"a y sean arrastrados hacia el mar4 Esta medida tambiGn haría -ue se vaya recuperando el e-uilibrio de la línea de playaJ motivo de preocupacin de muchos investigadoresJ a nivel internacional]J anota4 Al respectoJ la :acultad de 0ngeniería de la U$E2J a travGs del 0HH&J ha ganado un concurso del :incyt para estudiar la posible descolmatacin de 2oechos4 El proyecto se
e"ecuta desde eneroJ ba"o la coordinacin de la Mgtr4 Marina :arías[ y durará * a%os4 \#onsiste en investigar las características del ríoJ tratar de operar las compuertas y a%adir ciertas estructuras dentro del embalse para -ue la energía del agua arrastre los sedimentos y descolmate4 Esta es una alternativa econmicamente viable]J asegura
5a UDEP y Poec!os $esde hace varios a%osJ la Universidad de 2iura se mantiene al tanto de la problemática de 2oechos y ha ido reali/ando estudios y asesorías4 Asesor al ?obierno
PRE4UNTA . Dados los datos de a(enidas%
ORDEN ) * + . C B @ )D )) )* )+ ). ) )C )B ) )@ *D *) ** *+ *. * *C *B * *@ +D
#aM CDD4DD DDB4DD .)DD4DD +@B4DD +DDD4DD *+D4DD *+D4DD )+)4DD ))4DD )).4DD )D*4DD )DD4DD @D4DD @*B4DD @D4DD *+4DD BB*4DD B)B4DD BD4DD CD4DD BD4DD )4DD .*C4DD .D+4DD +C.4DD +.)4DD ++@4DD +D@4DD *C4DD **.4DD
&e busca determinar el caudal para un periodo de retorno dado4
DISTRI9UCI:N 5O4 NOR'A5 log nor#al
ORDEN
#aM
log +4)*@)+ . +4C@@BB C +4C)*B+ @ +4@.D . +4.BB)*) + +4+B)DCB @ +4+B)DCB @
)
CDD4DD
*
DDB4DD
+
.)DD4DD
.
+@B4DD
+DDD4DD
C
*+D4DD
B
*+D4DD
)+)4DD +4))@* +4DC** ))4DD D +4DD )).4DD +4D+.**B )D*4DD + +4DD+.CD )DD4DD *4@@)**C @D4DD ) *4@CBDB@ @*B4DD B *4@CC. @D4DD C *4@)+@@ *+4DD *4BC)B BB*4DD + *4)@ B)B4DD * *4DD++ BD4DD + *4+*D CD4DD @ BD4DD *4BB.
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Pro, EMcedenci a D4D+**D C D4DC.)C) + D4D@CBB.) @ D4)*@D+** C D4)C)*@D+ * D4)@+.+ @ D4**DC. D4*DC. * D4*@D+** D4+**DC D4+.+B ) D4+BD@CB B D4.)@+. .
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DISTRI9UCI:N 4U'9E5
ORDEN ) * + . C B
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Pro, EMcedenci a D4D+**C D4DC.* D4D@CBB D4)*@D+ D4)C)*@ D4)@+ D4**) D4*DC
yt .4)+.) +4))D@+ *4.)C. *4D@C)BB )4CCC.) )4)@BC. )4)@BC. D4.+@)@
4U'9E5 Pro, EMcedenci a D4D))D* D4D.++ D4D*D+) D4))CBD D4)B*)+D D4*CD+.) D4*CD+.) D4.BD)+C
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&e observa -ue la distribucin -ue me"or se a"usta a los datos dados es la de >9? '94
Entonces se hallan valores de caudal7
