M.I. LEOPOLDO EMMANUEL HERNÁNDEZ VÁZQUEZ
Obras hidráulicas
Las obras hidráulicas son aquellas estructuras cuyo objetivo fundamental es el aprovechamiento de los recursos hidráulicos o la prevención de las acciones negativas del agua sobre el medio circundante, como inundaciones, erosiones, etc.
CLASIFICACIÓN DE OBRAS HIDRÁULICAS En la práctica se han implementado diversos tipos de obras hidráulicas y pueden clasificarse desde diferentes puntos de vista. Como lo son los siguientes: a) Por su ubicación y función b) Por su función principal c) Por su periodo de funcionamiento d) Por los materiales empleados en su construcción e) Por su uso
Por su ubicación y función A1) Obras en el mar: - Diques, Escolleras
A2) Obras en las playas - Muros de sostenimiento
Por su ubicación y función A3) Obras en los ríos: - Muros de contención -- Presas Defensa de márgenes (gaviones) - Encauzamientos (espigones, escolleras)
Por su ubicación y función (continuación) A4) Obras en terrenos pantanosos A4.1 Drenaje
A4.2 Conducciones: -Libres (canales) -Forzadas (tuberías) -Tuberías sin presión (desagües)
b) Por su función principal que desempeñan b1) Obras de elevación (cortinas, bordos, diques) b.2) Obras de toma b.3) b.4) Obras Obras de de conducción excedencias b.5) Obras de regulación b.6) Obras internas en sistemas de riego y drenaje b.7) Obras de cruzamiento con vías decomunicación.
c) Por su periodo de funcionamiento
C1 Permanentes C2 Temporales
d) Por los materiales empleados en su construcción d1) Tierra d2) Enrocamiento d3) Concreto d4) Mampostería d5) Acero d6) Madera, etc.
e) Por su uso e1) Obras de uso común e2) Obras de uso especial: e2.1 Obras para riego y drenaje: canales y sus estructuras, plantas de bombeo, etc. -e2.2 Obras para generación de energía eléctrica: plantas hidroeléctricas, pozos de oscilación, derivaciones, etc. -e2.3 Obras para abastecimiento de agua potable: plantas de bombeo, tanques elevados, cárcamos, etc.
-e2.4 Obras para transportes fluvial: esclusas, muelles, rompeolas, canales, etc. -e2.5 Obras de acuacultura -e.2.6 Obras para el aprovechamiento de aguas subterráneas: pozos, galerías, etc.
Sistema de Seguridad de Presas La CONAGUA, maneja a través de su Sistema de Seguridad de Presas: Datos actualizados del inventario Nacional de Presas y sus componentes, que comprende ubicación, uso del
agua, dimensiones, características y estado físico y de operativo de las estructuras, en permanente proceso verificación y actualización. http://www.gob.mx/conagua/acciones-yprogramas/sistema-de-seguridad-de-presas
Datos disponibles en el sistema de seguridad de presas:
Memorias Técnicas Informes de Seguridad de las Presas Fotografías Planos Croquis Estudios Específicos Datos Generales y Particulares de cada estructura de las presas como cortinas y diques Tipos de Vertedores Obras de toma Desagües de fondo. Reportes de visitas de inspección.
Sistema de seguridad de presas
Ejemplo ce archivo kml de ubicación de la presa
infraestructura hidráulica con la que cuenta el país
Más de 5 mil presas y bordos de almacenamiento. 6.5 millones de hectáreas con riego. 2.9 millones de hectáreas con temporal tecnificado. 874 plantas potabilizadoras en operación. 2 477 plantas de tratamiento de aguas residuales municipales en operación. 2 832 plantas de tratamiento de aguas residuales industriales en operación. Más de 3 000 km de acueductos. Datos: Estadisticas del Agua Mexico 2016 CONAGUA
Legislación federal en materias de agua.
La Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, establece: - En el artículo 4°: …Toda persona tiene derecho al acceso, saneamiento de agua para consumodisposición personal y ydoméstico en forma suficiente, salubre, aceptable y asequible. El Estado garantizará este derecho y la ley definirá las bases, apoyos y modalidades para el acceso y uso equitativo y sustentable de los recursos hídricos, estableciendo la participación de la Federación, las entidades federativas y los municipios, así como la participación de la ciudadanía para la consecución de dichos fines…
- En el artículo 27 °: La propiedad de las tierras y aguas comprendidas dentro de los límites del territorio nacional, corresponde srcinariamente a la Nación, la cual ha tenido y tiene el derecho de transmitir el dominio de ellas a los particulares, constituyendo la propiedad privada….
Son propiedad de la Nación las aguas de los mares territoriales en la extensión y términos que fije el Derecho Internacional; las aguas marinas interiores; las de las lagunas y esteros que se comuniquen permanente o intermitentemente con el mar; las de los lagos interiores de formación natural que estén ligados directamente a corrientes constantes; las de los ríos y sus afluentes directos o indirectos, desde el punto del cauce en que se inicien las primeras aguas permanentes, intermitentes o torrenciales, hasta su desembocadura en el mar, lagos, lagunas o esteros de propiedad nacional; las de las corrientes constantes oaquéllas intermitentes afluentes indirectos, cuando de en toda ysusus extensión o endirectos parte deo ellas, sirva de límite elal cauce territorio nacional o a dos entidades federativas, o cuando pase de una entidad federativa a otra o cruce la línea divisoria de la República; la de los lagos, lagunas o esteros cuyos vasos, zonas o riberas, estén cruzadas por líneas divisorias de dos o más entidades o entre la República y un país vecino, o cuando el límite de las riberas sirva de lindero entre dos entidades federativas o a la República con un país vecino; las de los manantiales que broten en las playas, zonas marítimas, cauces, vasos o riberas de los lagos, lagunas o esteros de propiedad nacional, y las que se extraigan de las minas; y los cauces, lechos o riberas de los lagos y corrientes interiores en la extensión que fija la ley.
Las aguas del subsuelo pueden ser libremente alumbradas mediante obras artificiales y apropiarse por el dueño del terreno, pero cuando lo exija el interés público o se afecten otros aprovechamientos, el Ejecutivo Federal podrá reglamentar su extracción y utilización y aún establecer zonas vedadas, al igual que para las demás aguas de propiedad nacional. Cualesquiera otras aguas no incluidas en la enumeración anterior, se considerarán como parte integrante de la propiedad de los terrenos por los que corran o en los que se encuentren sus depósitos, pero si se localizaren en dos o más predios, el aprovechamiento de estas aguas se considerará de utilidad pública, y quedará sujeto a las disposiciones que dicten las entidades federativas.
Ley de Aguas Nacionales (LAN).
Esta Ley es reglamentaria del Artículo 27 de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos en materia de aguas nacionales; es de observancia general en todo el territorio nacional, sus disposiciones son de orden público e interés social y tiene por objeto regular la explotación, uso o aprovechamiento de dichas aguas, su distribución y control, así como la preservación de su cantidad y calidad para lograr su desarrollo integral sustentable. Artículo 1°, LAN
Normas relacionadas con el agua Normas Oiciales Mexicanas Debido a la transversalidad del sector hídrico, existen diversas normas aplicables al tema del agua.
Cabe destacar que, conforme a la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, las Normas Oiciales Mexicanas (NOM), son regulaciones técnicas de observancia obligatoria, en tanto que las Normas Mexicanas (NMX) son de aplicación voluntaria.
NOM-011-CONAGUA-2000
Es una norma a destacar, ya que en ella se fundamenta el cálculo de la disponibilidad de agua en cuencas y acuíferos, por tanto, hace posible el cumplimiento de una obligación legal de la Conagua.
NOM-127-SSA1-1994
Establece los lineamientos para garantizar el abastecimiento de agua para uso y consumo humano con calidad adecuada. Esta norma establece límites(coliformes permisibles de características bacteriológicas fecales y coliformes totales); de características físicas y organolépticas (color, olor, sabor y turbiedad); de características químicas (comprende 34 parámetros, tales como aluminio, arsénico, bario, entre otros), así como los métodos de tratamiento que se deben aplicar según los contaminantes encontrados.
NOM-001-SEMARNAT-1996
Esta norma estableció las fechas de cumplimiento para sus requerimientos de límites máximos permisibles en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales
Normas mexicanas relacionadas con el sector agua.
ASPECTOS RELACIONADOS AL AGUA A NIVEL MUNDIAL
Elementos constitutivos de un aprovechamiento superficial
Elementos constitutivos de un aprovechamiento superficial 1) Área de captación o cuenca hidrológica Es la proyección horizontal de aquella línea que marca el parteaguas, es una de las características más importantes de aprovechamiento. 2) unAlmacenamiento. Formado por una presa, en un sitio previamente escogido, es donde se cambia el régimen natural del escurrimiento, al régimen artificial de la demanda, de acuerdo con el fin a que se destine. 3) Derivación. En donde, a través de una presa, se deriva el escurrimiento del río hacia el sistema de conducción, el que, frecuentemente se localiza a niveles superiores a los del lecho del río.
4) Sistemas de conducción. Puede estar formado por conductos abiertos o cerrados y sus estructuras, a través del cual se conduce desde el punto de derivación hasta la zona de aprovechamiento. En agua potable son las tuberías de conducción. En distritos de riego son la red principal de canales.
En las hidroeléctricas son las tuberías de presión o canales de fuerza. 5) Sistemas de distribución. El cual se constituye de acuerdo con el fin específico del aprovechamiento. Por ejemplo: En los distritos de riego son la red de canales secundarios En agua potable es la red de agua potable dedistribución En las hidroeléctricas son las tuberías a presión
6) Utilización directa del agua. La cual se efectúa también a través de elementos específicos del fin de que se trate. Así, se tiene: En centrales hidroeléctricas las turbinas. En agua potable las tomas domiciliarias.
En los distritos de riego la toma granja. 7) Eliminación de volúmenes sobrantes. En el caso de agua potable, a través de sistemas de alcantarillado. En las hidroeléctricas, a través de las estructuras de desfogue. En los distritos de riego, a través del drenaje agrícola.
Complejo hidráulico Un complejo hidráulico es el conjunto de obras hidráulicas que se construyen con un mismo objetivo, que deben operar en forma coordinada y que se localizan una cerca de otra. Los complejos hidráulicos pueden ser especializados como los que se dedican al riego o con fines de generación de energía hidroeléctrica, entre otros; o bien los complejos hidráulicos pueden ser de propósitos múltiples.
Sistema Hidráulico
Un sistema hidráulico es el conjunto de complejos hidráulicos que pueden encontrarse separados a distancias relativamente grandes pero que funcionan en conjunto. Por ejemplo, corriente pueden construirse toda sobre una una seriemisma de complejos hidráulicos formando una cascada de plantas hidroeléctricas unidas en un mismo sistema eléctrico, el sistema hidroeléctrico Grijalva es un ejemplo. Igualmente pueden ser especializados o de propósitos múltiples, como en el caso de los complejos hidráulicos.
OBRAS DE PROTECCIÓN Y CONTROL DE CAUCES
La garantía de contar con el recurso vital agua, tanto para usos domésticos como en la agricultura; dio lugar a que desde las más antiguas civilizaciones en la historia de la humanidad se establecieran a la margen de ríos y lagos.
Al paso del tiempo y debido al aumento de la población y al desarrollo económico, una gran cantidad de poblaciones han estado creciendo hasta un punto en el que la infraestructura de las ciudades es tal que dentro del binomio beneficio-daño para un evento de srcen fluvial extremo son mayores los daños.
Normal
Posterior a una crecida
Para prevenir estos daños se requiere realizar innumerables obras de protección y control de cauces fluviales que los confinen, encaucen, y retengan o deriven sus escurrimientos de manera controlada, así como de acciones no estructurales.
ACCIONES ESTRUCTURALES PARA EVITAR O REDUCIR INUNDACIONES.
Estas acciones consisten en la construcción de obras que interfieren directamente con el agua de lluvia o con la que escurre por los ríos, para impedir su paso, confinarla, encauzarla, almacenarla o modificar su velocidad de desplazamiento y caudales.
Las obras que pueden ser construidas para reducir inundaciones causadas por el desbordamiento de los ríos son:
Bordos perimetrales Bordos longitudinales Muros longitudinales Desvíos permanentes por medio de cauces de alivio Desvíos temporales a lagunas o zonas bajas de la planicie de inundación.
Corte de meandros o rectificaciones. Presas de almacenamiento Presas rompepicos Presas para retener azolves Remoción de la vegetación
ACCIONES ESTRUCTURALES PARA EVITAR O REDUCIR INUNDACIONES. (continuación).
Dragado del cauce principal y demolición de obstáculos Reforestación de la cuenca Canalización o entubamiento de un cauce.
ACCIONES NO ESTRUCTURALES RELACIONADAS CON LAS INUNDACIONES.
Las acciones no estructurales para el control de inundaciones son todas aquéllas que no están relacionadas con la construcción directa de obras y que permiten avisar a tiempo a la población que puede sufrir una inundación, así como el control y manejo de los escurrimientos, cuando ello es factible, para minimizar los daños.
BORDOS
Los bordos son estructuras de tierra que se construyen a lo largo de ríos; son cauces artificiales que confinan el escurrimiento que sobresale de sus márgenes naturales durante avenidas, protegiendo la planicie de inundación contra el desbordamiento del río. Los bordos sirven para proteger planicies de inundación bajo variadas condiciones hidráulicas: •inundaciones periódicas. •avenidas de tormenta o mareas. •Divagación de los ríos
Su diseño considera 3 aspectos principales: 1) Sus taludes interiores se sumergen durante pocos días o semanas al año. 2) su ubicación se determina por los requerimientos derivados de la protección contra inundaciones 3) los materiales de construcción convienen que sean de excavación a cielo abierto, somera y cercana al sitio de los bordos
PRESAS
En sentido estricto ingenieril, la presa es la obra que impide u obstaculiza el paso de la corriente, también llamada cortina. En sentido amplio, incluye las obras auxiliares requeridas para la operación. Por aguaextensión, retenida. se le llama “presa” al embalse, es decir al Y también a todo junto, al conjunto de las obras y el embalse.
Presa “El Cajón”
Propósitos de las presas
Irrigación, generación de energía eléctrica, control de avenidas, abastecimiento de agua potable, navegación, acuacultura, recreación, retención de sedimentos.
Vertedores de cresta libre, presa Las Vírgenes, Chih.
CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS Las presas pueden clasificarse de maneras diferentes, que dependen del objeto de clasificación, entre las más usadas están las siguientes clasificaciones:
Según como permitan el paso del agua
Por sus propósitos o finalidad
Por su efecto hidrológico e hidráulico (almacenamiento, regulación, derivación o carga)
Por sus materiales y comportamiento estructural
Por su altura
Según como permitan el paso del agua A) Cortina no vertedora B) Cortina vertedora C) Cortina mixta
CLASIFICACIÓNDE LAS PRESAS POR SUS MATERIALES:
• PRESAS DE TIERRA Y ENROCAMIENTO (“de materiales sueltos”, mal llamadas “flexibles”) • PRESAS DE CONCRETO Y MAMPOSTERÍA (“de materiales cementados”, mal llamadas “rígidas”)
PRESAS DE TIERRA Y ENROCAMIENTO De tierra. - De sección homogénea → tierra arcillosa compactada. - De relleno hidráulico → tierra arcillo-limosa consolidada. De materiales graduados. De enrocamiento.
núcleo delgado de arcilla. - Con Núcleo central. - Núcleo inclinado. • Con núcleo de concreto asfáltico. Con pantalla impermeable en la cara de aguas arriba. - Pantalla de concreto (CFRD). - Pantalla asfáltica (AFRD).
PRESAS DE CONCRETO Y MAMPOSTERÍA
[De concreto convencional, de concreto rodillado (concreto compactado con rodillos, CCR), de concreto ciclópeo, de colcreto, de mampostería]. De gravedad. De arco-gravedad. De contrafuertes. - Cortina continua de contrafuertes.
- De machones - de cabeza redonda (tipo Noetzli) - de cabeza de diamante • - de cabeza en T. - De machones dobles o huecos, tipo Marcello. - De losas planas sobre contrafuertes, tipo Ambursen. - De arcos o bóvedas múltiples. - De arco y bóveda. - De arco. - De bóveda delgada de doble curvatura.
OBRAS AUXILIARES:
Obras de excedencias .- indispensables, para dejar pasar el agua que sobrepasa la capacidad de almacenamiento.
Obras de toma.- en presas de aprovechamiento, para extraer controladamente el agua del embalse de acuerdo con la demanda. Obras de control .– para dejar salir controladamente el agua de avenidas, manteniendo el gasto de descarga dentro de lo establecido.
OBRAS AUXILIARES (continuación):
Obras de toma ecológicas.- para dejar pasar el gasto especificado para la protección ambiental aguas abajo. Obras de desvío .– para el manejo del río durante la construcción de la presa. Desagüe de fondo .– para dejar pasar el gasto requerido aguas abajo y ayudar a controlar el nivel del embalse durante el cierre y el inicio del almacenamiento. Otras: esclusas de navegación, escalas de peces, etc.
SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA 1) COMO TODA OBRA DE INGENIERÍA: En primer lugar, que cumpla adecuadamente con las funciones deseadas. En segundo, que sea segura y duradera. •En tercero, que sea económica.
2) HAY PRESAS QUE SE ADAPTAN MEJOR A UN SITIO. Depende sobre todo de: - Topografía de la boquilla. - Geología y geotecnia. - Disponibilidad de materiales de construcción. - Magnitud de la cortina - Efecto Sísmico - Clima del lugar - Aspectos Viales
Una forma de seleccionar el tipo de presa es la propuesta por Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C. y Narayanan R. y que se muestra en la siguiente tabla:
Bibliografía
Aparicio Mijares , Francisco Javier. 2009. Fundamentos de hidrología de superficie. Ciudad de México : Limusa, 2009. Comisión Nacional del Agua. 2016.Estadísticas del Agua en México, edición 2016. Ciudad de México : CONAGUA, 2016. 2013. Departamento de Hidráulica de la Universidad Michoacana de San Nicólas de Hidalgo. [En línea] Diciembre de 2013. [Citado el: 6 de Junio de 2017.] PARTE%201.pdf. http://hidraulica.umich.mx/users/juanpablo/OBRAS%20HIDRAULICAS-
Muciño Porras , Juan José . 2008.Apuntes de la asignatura: Obras hidráulicas. Tuxtla Gutiérrez : s.n., 2008. Mundo Molina, Martín D. 2013.Apuntes de la asignatura: “Obras hidráulicas” . Tuxtla Gutiérrez : s.n., 2013. Vega Roldán, Óscar. 2013. Presas (generalidades, tipos, seguridad).curso – taller “Comportamiento y Operación de Presas”.s.l. : CONAGUA - CIEPS Consultores S.A. de C.V., 2013.