Diferencias entre dique,presa,represa y embalse

DIFERENCIAS ENTRE PRESA, REPRESA, DIQUES Y EMBALSE

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL - UNPRG

Contenido INTRODUCCION ..................................................................................................................................... 3 OBJETIVOS ............................................................................................................................................ 3 MARCO TEORICO .................................................................................................................................. 4 PRESAS ................................................................................................................................................. 7 TIPOS DE PRESAS .............................................................................................................................. 7 SEGÚN SU ESTRUCTURA .............................................................................................................. 7 Presa de arco-gravedad: ...................................................................................................................8 Presa de contrafuertes o aligerada ...................................................................................................9 SEGÚN SUS MATERIALES .............................................................................................................9 SEGÚN SU APLICACIÓN ...............................................................................................................12 ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS ....................................................................................................13 DIQUES.................................................................................................................................................17 DEFINICIÓN. ......................................................................................................................................17 FUNCIONES DE DIQUES EN TOMAS ................................................................................................. 18 DIQUES ARTIFICIALES ...................................................................................................................... 18 a) Diques de contención. ......................................................................................................... 19 b) Diques rompeolas. .............................................................................................................. 19 c)

Diques naturales ................................................................................................................. 20

DISEÑO BÁSICO DE DIQUES ............................................................................................................. 20 a) Dique rompe olas .................................................................................................................21 b) Dique de contención ........................................................................................................... 27 CRITERIOS ECONÓMICOS ................................................................................................................ 28 FUNCIONES DE DIQUES EN TOMAS ................................................................................................. 29 EMBALSES........................................................................................................................................... 30 CLASIFICACION .................................................................................................................................31 SEGÚN SU FUNCIÓN......................................................................................................................31 SEGÚN SU TAMAÑO .................................................................................................................... 32 VENTAJAS DE LOS EMBALSES ......................................................................................................... 33 DESVENTAJAS DE LOS EMBALSES ................................................................................................... 33 CARACTERÍSTICAS DE LOS EMBALSES ............................................................................................ 33 NIVELES CARACTERÍSTICOS............................................................................................................. 35 1



RENDIMIENTO DEL EMBALSE .......................................................................................................... 37 Procedimiento general para la planeación de un embalse ...................................................... 37 EFECTOS DE UN EMBALSE ............................................................................................................... 39 EFECTOS AMBIENTALES POTENCIALES DEBIDOS A LA CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE UN EMBALSE ................................................................................................................................... 39 Fase de construcción .................................................................................................................. 39 Fase de operación del embalse ..................................................................................................40 MEDIDAS DE PROTECCIÓN DE UN EMBALSE ...................................................................................40 BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA: .......................................................................................................... 41 Presas: ............................................................................................................................................. 41 Diques: ............................................................................................................................................ 41 Embalses: ........................................................................................................................................ 41

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INTRODUCCION El agua, indispensable para el ser humano y suministrada sólo en lugares concretos, ha obligado al hombre a esforzarse e ingeniarse para conseguirla, transportarla, y almacenarla. El hombre primitivo, nómade, condicionaba su marcha sobre los lugares donde había agua y utilizaba recipientes para transportarla. Al convertirse en sedentario y en agricultor se instaló próximo a un río o lago. Al aumentar la población, algunos se vieron obligados a irse alejando de la orilla, lo que hizo más arduo el transporte, hasta que alguno, por ingenio, acomodó piedras y ramas en el río para elevar el nivel de agua y transportarla mediante una zanja al lugar de consumo. Esta idea fue perfeccionándose alcanzando distancias cada vez más grandes y caudales mayores. Luego alguien notó que representaba un depósito útil para compensar las desigualdades de la corriente para lograr cierta independencia en el suministro. La presa, además de derivar, servia para embalsar. La primera presa de la que se tiene noticia es la de Marduk, en la antigua Caldea (Mesopotamia). Esta presa estuvo construida a través del río Tigris, y se derrumbó a fines del siglo XIII. Al parecer era de suelo, construida con ayuda de una estructura de madera que debió quedar incluida en la misma presa. También en Egipto, hacia el 4000 a.C., se construyeron varias. Una de esas presas era de mampostería, de 15 m de altura, construida para desviar el cauce del Nilo y proporcionar más terreno a la ciudad de Menfis. Se conservó por más de cuarenta y cinco siglos. Muchas presas de suelo antiguas, como las construidas en Babilonia, o en México, formaban parte de un complejo sistema de riego que transformaba regiones no productivas en fértiles vegas (granjas) capaces de mantener a grandes poblaciones. Muy pocas de más de un siglo de antigüedad se mantienen en pie debido a los destrozos de las inundaciones periódicas. Los romanos las construían en cursos de poca importancia, ya que los más importantes eran usados como vías de navegación y no debían ser obstaculizados. En la Edad Media eran de poca altura y eran destinadas a mover molinos. Los árabes en España, las construían para riego y usos urbanos. A partir del Renacimiento las presas van cobrando más importancia en número y altura, pero siempre sobre bases empíricas. Desde la mitad del siglo XIX se comienza a dar forma y dimensiones a las presas sobre bases físicas y mecánicas y cálculos racionales, iniciándose el genérico periodo de presas modernas. La construcción de presas de altura y capacidad de almacenamiento considerable, casi indestructibles, se hizo posible gracias al desarrollo del cemento Portland, del hormigón, y al uso de enormes máquinas para mover suelo y equipamiento para el transporte de materiales. El control y la utilización del agua mediante presas afectan de modo importante las posibilidades económicas de grandes áreas.

OBJETIVOS * Describir las estructuras hidráulicas para retener y almacenar agua, diferenciando entre presas, represas, diques, y embalses, por medio del conocimiento de sus funciones. * Dar a conocer los impactos ambientales que generan estos proyectos

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MARCO TEORICO Los tres términos fundamentales manejados en este trabajo son los siguientes: Presa: barrera que atraviesa el cauce de un río de orilla a orilla, por lo que bloquea el paso del agua. (También represa) Dique: obra que flanquea, está paralelo, al curso de un río por encima del nivel de la llanura de inundación. Embalse: depósito artificial de agua que se forma mediante una presa en el curso de un río o arroyo.

Figura 1. Imagen representativa

En el glosario siguiente se indican los significados de varios términos usados en este trabajo o que tienen relación con los temas tratados. AFLUENTE Río secundario que desemboca en otro principal. Por extensión, en esta página se utiliza el término para indicar los volúmenes de agua que ingresan a los embalses. ALIVIADERO O VERTEDERO Es la estructura hidráulica por la que desborda el agua cuando la presa se llena. AGUAS ABAJO Indica un lugar genérico hacia donde fluye el agua; se dice que un punto esta agua abajo, si se sitúa después de la sección considerada, avanzando en el sentido de la corriente. 4



AGUAS ARRIBA Indica un lugar genérico desde donde proviene el agua que fluye por el lugar de referencia. Sedimento sólido que es arrastrado por el fondo de un río. ARRASTRE DE FONDO CAUDAL Volumen de agua que atraviesa una sección de una corriente por unidad de tiempo. CIMENTACIÓN La superficie inferior de la presa, a través de la cual descarga y transmite su peso al suelo. CENTRAL HIDROELÉCTRICA Instalación para la producción de electricidad basada en un grupo turbina-generador. CRECIDA Elevación temporal y móvil del nivel del agua en una corriente de agua o lago. CORONACIÓN Es la superficie que delimita la presa superiormente. CUENCA Área de drenaje asociada a una sección de un río. CURSO DE AGUA: Cauce natural o artificial a lo largo o a través del cual puede fluir agua. DEFORESTACIÓN Acción de talar y retirar árboles de un área forestal o boscosa, sin hacer después una adecuada replantación. DESCARGA DE FONDO En un embalse, estructura que permite la descarga de agua desde un punto sumergido a gran profundidad. ESCLUSAS Compartimiento que se construye en un canal de navegación para que los barcos puedan pasar de un tramo a otro de diferente nivel. ESCOLLERA Obra hecha con piedras echadas al fondo del agua, para formar un dique de defensa contra el oleaje, para servir de cimiento a un muelle o para resguardar el pie de otra obra, como en el caso de las presas. ESTRIBOS Extremos laterales de la presa, que están en contacto con las paredes del lecho del curso de agua EROSIÓN Es la remoción y el transporte de las partículas del suelo por la acción del viento o el agua en movimiento 5



FREÁTICA MARGEN DERECHA MARGEN IZQUIERDA METEORIZACIÓN Término que identifica al agua subterránea próxima a la superficie del suelo. Margen del río situada a la derecha respecto a la dirección y sentido del flujo. Idéntico a la definición anterior, pero la que se encuentra a la izquierda. PARAMENTOS Cada una de las dos caras de una presa, se dice interior a aquella en contacto con el agua, y exterior a la de aguas abajo METEORIZACION Proceso de desintegración del material rocoso por acción de los agentes atmosféricos. PERÍODO DE AGUAS ALTAS Período del año en que los caudales de un río o arroyo son más altos que la media, también conocido como período de llenado. PERÍODO DE AGUAS BAJAS Período del año en que los caudales de un río o arroyo son los mínimos, también conocido como período de bajante. SEDIMENTACIÓN Asentamiento de partículas debido a la fuerza de gravedad. SEQUÍA Ausencia prolongada de precipitación SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA Un sistema de equipo y programas de computadoras diseñados para recopilar, analizar y visualizar datos, cada uno asociado con las coordenadas (latitud y longitud) de su localización geográfica. SUBPRESIÓN Presiones hidráulicas que se manifiestan en el interior de la presa, en su contacto con el cimiento o dentro de éste, por debajo de la presa. TOMAS Estructura hidráulica para extraer agua de un embalse para un cierto uso, como puede ser abastecimiento a una central hidroeléctrica o a una ciudad TALUD Superficie inclinada. También se usa para identificar la inclinación de esa superficie.

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PRESAS En ingeniería se denomina presa o represa a una barrera fabricada de piedra, hormigón o materiales sueltos, que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un río o arroyo. Tiene la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para elevar su nivel con el objetivo de derivarla, mediante canalizaciones de riego, para su aprovechamiento en abastecimiento o regadío, laminación de bebidas (evitar inundaciones aguas abajo de la presa) o para la producción de energía mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética y está nuevamente en mecánica y que así se accione un elemento móvil con la fuerza del agua. La energía mecánica puede aprovecharse directamente, como en los antiguos molinos, o de forma indirecta para producir energía eléctrica, como se hace en las centrales hidroeléctricas.

TIPOS DE PRESAS Los diferentes tipos de presas responden a las diversas posibilidades de cumplir la doble exigencia de resistir el empuje del agua y evacuarla cuando sea preciso. En cada caso, las características del terreno y los usos que se le quiera dar al agua, condicionan la elección del tipo de presa más adecuado. Existen numerosas clasificaciones, dependiendo de: * si son fijas o móviles (hinchables, por ejemplo) * su forma o manera de transmitir las cargas a las que se ve sometida * los materiales empleados en la construcción * Dependiendo de su forma pueden ser: * de gravedad * de contrafuertes * de arco simple * bóvedas o arcos de doble curvatura * mixta, si está compuesta por partes de diferente tipología * Dependiendo del material se pueden clasificar en: * de hormigón (masivo convencional o compactado con rodillo) * de mampostería * de materiales sueltos (de escollera, de núcleo de arcilla, con pantalla asfáltica, con pantalla de hormigón, homogénea) * Las presas hinchables, basculantes y pivotantes suelen ser de mucha menor entidad.

SEGÚN SU ESTRUCTURA

Presa de gravedad: es aquella en la que su propio peso es el encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es transmitido hacia el suelo, por lo que este debe ser suficientemente estable para soportar el peso de la presa y del embalse. Constituyen las represas de mayor durabilidad y que menor mantenimiento requieren. Dentro de las presas de gravedad se puede tener: o Escollera o materiales sueltos: de tierra o suelo homogéneo, tierra zonificada, CFRD (enrocado con losa de hormigón) y otros. 7



o De hormigón: tipo HCR (hormigón compactado con rodillos) y hormigón convencional. Su estructura recuerda a la de un triángulo isósceles ya que su base es ancha y se va estrechando a medida que se asciende hacia la parte superior, aunque en muchos casos el lado que da al embalse

es casi vertical. La razón por la que existe una diferencia notable en el grosor del muro a medida que aumenta la altura de la presa se debe a que la presión en el fondo del embalse es mayor que en la superficie. De esta forma, el muro tendrá que soportar más presión en el lecho del cauce que en la superficie. La inclinación sobre la cara aguas arriba hace que el peso del agua sobre la presa incremente su estabilidad.

Presa de arco simple: es aquella en la que su propia forma es la encargada de resistir el empuje del agua. Debido a que la presión se transfiere en forma muy concentrada hacia las laderas de la cerrada, se requiere que esta sea de roca muy dura y resistente. Constituyen las represas más innovadoras en cuanto al diseño y que menor cantidad de hormigón se necesita para su construcción. La primera presa de arco de la que se tiene noticia es la presa de Vallon de Baume, realizada por los romanos cerca de Glanum (Francia).

Presa de bóveda, doble arco, o arco de doble curvatura: cuando la presa tiene curvatura en el plano vertical y en el plano horizontal, también se denomina de bóveda. Para lograr sus complejas formas se construyen con hormigón y requieren gran habilidad y experiencia de sus constructores, que deben recurrir a sistemas constructivos poco comunes.

Presa de arco-gravedad: combina características de las presas de arco y las presas de gravedad y se considera una solución de compromiso entre los dos tipos. Tiene forma curva para dirigir la mayor parte del esfuerzo contra las paredes de un cañón o un valle, que sirven de apoyo al arco de la presa. Además, el muro de contención tiene más espesor en la base y el peso de la presa permite soportar parte del empuje del agua. Este tipo de presa precisa menor volumen de relleno que una presa de gravedad.

Figura 3. Presa en arco

Figura 2. Presa de gravedad

Sección superior

Sección transversal 8



En el primer caso la estructura está directamente condicionada por el aliviadero. En el segundo la estructura puede proyectarse con independencia.

Presa vertedero

Aliviadero independiente

Sección superior

Sección superior

Presa-Puente: combina dos características, por un lado está la presa y sobre esta un puente elevado. Este tipo de Presa-Puente está prevista en el Maxi Mega Proyecto de unión de EuropaÁfrica.3

Presa de contrafuertes o aligerada. Presa de bóveda múltiple. SEGÚN SUS MATERIALES

Presas de hormigón: son las más utilizadas en los países desarrollados ya que con éste material se pueden elaborar construcciones más estables y duraderas; debido a que su cálculo es del todo fiable frente a las producidas en otros materiales. Normalmente, todas las presas de tipo gravedad, arco y contrafuerte están hechas de este material. Algunas presas pequeñas y las más antiguas son de ladrillo, de sillería y de mampostería. En España, el 67 % de las presas son de gravedad y están hechas con hormigón ya sea con o sin armaduras de acero. La presa de las Tres Gargantas situada en el curso del río Yangzi en China es la planta hidroeléctrica y de control de inundaciones más grande del mundo. Se terminó en el año 2009. Una docena de ciudades y miles de pueblos fueron engullidos por las aguas, obligando a desplazarse a más de un millón y medio de personas 9



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Presas de materiales sueltos: son las más utilizadas en los países subdesarrollados ya que son menos costosas y suponen el 77 % de las que podemos encontrar en todo el planeta. Son aquellas que consisten en un relleno de tierras, que aportan la resistencia necesaria para contrarrestar el empuje de las aguas. Los materiales más utilizados en su construcción son piedras, gravas, arenas, limos y arcillas aunque dentro de todos estos los que más destacan son las piedras y las gravas. En España solo Figura 4.Presa de hormigón suponen el 13 % del total. Este tipo de presas tienen componentes muy permeables, por lo que es necesario añadirles un elemento impermeabilizante. Además, estas estructuras resisten siempre por gravedad, pues la débil cohesión de sus materiales no les permite transmitir los empujes del agua al terreno. Este elemento puede ser arcilla (en cuyo caso siempre se ubica en el corazón del relleno) o bien una pantalla de hormigón, la cual se puede construir también en el centro del relleno o bien aguas arriba. Estas presas tienen el inconveniente de que si son rebasadas por las aguas en una crecida, corren el peligro de desmoronarse y arruinarse. En España es bien recordado el accidente de la presa de Tous conocido popularmente como la "Pantanada de Tous".

Presas de sección homogénea.- Hay materiales que pueden reunir en un grado suficiente las dos condiciones básicas. El caso más frecuente lo constituyen mezclas bien proporcionadas de grava y arena. Es el tipo más simple y también más antiguo. En muchos casos en que se dispone de un solo material para el cuerpo de la presa, es posible y aconsejable, diferenciar el material que se envía desde la cantera, separando y clasificando los suelos según propiedades de impermeabilidad de los elementos de las que se componen. Las más impermeables se colocan en la parte central de la presa y las otras en los espaldones exteriores. Se tiende con ello a la construcción por zonas, explicada más adelante.

Figura 5. Presa de suelo con material homogéneo

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Presas heterogéneas, en zonas.- Esta clase de presa es una evolución de la anterior, que mejora algunos inconvenientes de aquella. Con las zonas, de características distintas pero complementarias, se busca una división de funciones, formando un conjunto armónico que se adapta a una variedad de situaciones y aprovecha los materiales disponibles. Por ejemplo con piedra gruesa los taludes se hacen más fuertes, soportando mejor los efectos de agentes exteriores como las olas. Los materiales arcillosos en cambio, aseguran la impermeabilidad desde el interior, protegidos a ambos lados por los espaldones más estables y permeables.

Figura 6. Presa de suelo con material heterogéneo Presas mixtas con escollera.- Son una extensión del principio anterior, aplicable en casos en que no abundan arenas o gravas que puedan servir para las zonas permeables, y sí se localice roca sana próxima al emplazamiento

Figura 7.Presa de suelo con escollera

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Presas con núcleo de arcilla. - Son presas en las que la impermeabilidad es brindada por una pantalla interior o núcleo delgado de material especial, con gran contenido de arcilla (60 a 70 %). Este material se amasa con grava, para disminuir los efectos de retracción, y se apisona. Los espaldones exteriores, zonas contiguas al núcleo, de suelos varios, se apisonan y proporcionan estabilidad.

Figura 8. Presa de suelo con núcleo de arcilla

Presas de enrocamiento con cara de hormigón: este tipo de presas en ocasiones es clasificada entre las de materiales sueltos; pero su forma de ejecución y su trabajo estructural son diferentes. El elemento de retención del agua es una cortina formada con fragmentos de roca de varios tamaños, que soportan en el lado del embalse una cara de hormigón la cual es el elemento impermeable. La pantalla o cara está apoyada en el contacto con la cimentación por un elemento de transición llamado plinto, que soporta a las losas de hormigón. Este tipo de estructura fue muy utilizado entre 1940 y 1950 en cortinas de alturas intermedias y cayó en desuso hasta finales del siglo XX, cuando fue retomado por los diseñadores y constructores al disponer de mejores métodos de realización y equipos de construcción más eficientes.

SEGÚN SU APLICACIÓN

Presas filtrantes o diques de retención: Son aquellas que tienen la función de retener sólidos, desde material fino, hasta rocas de gran tamaño, transportadas por torrentes en áreas montañosas, permitiendo sin embargo el paso del agua.

Presas de control de avenidas: Son aquellas cuya finalidad es la de laminar el caudal de las avenidas torrenciales, con el fin de que no se cause daño a los terrenos situados aguas abajo de la presa en casos de fuerte tormenta.

Presas de derivación: El objetivo principal de estas es elevar la cota del agua para hacer factible su derivación, controlando la sedimentación del cauce de forma que no se obstruyan las bocatomas de derivación. Este tipo de presas son, en general, de poca altura ya que el almacenamiento del agua es un objetivo secundario.

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Presas de almacenamiento: El objetivo principal de estas es retener el agua para su uso regulado en irrigación, generación eléctrica, abastecimiento a poblaciones, recreación o navegación, formando grandes vasos o lagunas artificiales. El mayor porcentaje de presas del mundo, las de mayor capacidad de embalse y mayor altura de cortina corresponden a este objetivo.

Presas de relaves o jales (México): Son estructuras de retención de sólidos sueltos y líquidos de desecho, producto de la explotación minera, los cuales son almacenados en vasos para su decantación. Por lo común son de menores dimensiones que las presas que retienen agua, pero en algunos casos corresponden a estructuras que contienen enormes volúmenes de estos materiales. Al igual que las presas hidráulicas tienen cortina (normalmente del mismo tipo de material), vertedero, y en vez de tener una obra de toma o bocatoma poseen un sistema para extraer los líquidos. ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS Planta de generación de energía

Figura 9. Sección transversal de una central hidroeléctrica .

Para 2005 la energía hidroeléctrica, principalmente proveniente de presas, aportaba el 19 % de la energía eléctrica total del mundo, y más del 63 % de toda la energía renovable.4 Gran parte de esta energía es producida en grandes presas, aunque China use generación a 13



pequeña escala, el conjunto total del país representa el 50 % de toda la energía hidroeléctrica producida en el mundo. La mayor parte de la energía hidroeléctrica proviene de la energía potencial proveniente del agua embalsada que es conducida a una turbina hidráulica y esta a su vez transmite la energía mecánica a un generador eléctrico. Con el fin de impulsar al fluido y mejorar la capacidad de generación de la presa, el agua se hace correr a través de una gran tubería llamada tubería de carga especialmente diseñada para reducir las pérdidas de energía que se pudieran producir. Existen centrales que son capaces de retornar el agua hacia la presa mediante bombas, o mediante la misma turbina funcionando como bomba, en los momentos de menor demanda eléctrica e impulsar posteriormente esta agua en los momentos de mayor demanda eléctrica. A estas centrales se les denomina centrales hidroeléctricas reversibles o centrales de bombeo. Aliviaderos

Después de determinar el nivel del embalse en condiciones normales, hay que establecer los procedimientos que aseguren que este nivel no se supere. La presa se encuentra con la necesidad de evacuar el excedente de agua, pues por grande que sea el embalse no hay

Figura 10. aliviaderos

seguridad de que no se presente una crecida excepcional que rebase su capacidad de retención. Ésta es la función del aliviadero, que además permite que la caída de agua no dañe la presa, la central eléctrica, ni la ribera del río aguas abajo de la presa. Para controlar el agua que pasa por la estructura, las represas por lo general usan compuertas radiales, compuestas deslizantes, agujas o alguna combinación de lo anterior.

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a) Compuertas radiales

Se usan generalmente en las grandes estructuras y pueden ser provistas con elevadores operados a mano o a motor, lo que depende de su tamaña y peso.

Figura 11. Compuerta Radial

b) Compuertas deslizantes Para estructuras pequeñas con frecuencia se usan una o más compuertas deslizantes. Normalmente se operan a mano.

Figura 12. Compuerta Deslizante

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c) Agujas o tablones Se usan algunas veces en represas pequeñas, donde no se necesitan variaciones frecuentes de gastos.

Se emplean estructuras tipo orificio o tipo vertedero, dimensionadas para derivar un caudal aguas arriba y dejar pasar un caudal aguas abajo del sitio donde se ubican. Así cuando existen varios puntos de derivación sobre un canal se instalan en número coincidente con cada punto; o un número menor de ellas, si las condiciones topográficas permiten que cada retención sirva a más de un punto de derivación. Figura 13. Agujas o tablones

El caudal va así disminuyendo, hacia aguas abajo, de manera que la última retiene el caudal, sobre elevando su nivel para derivarlo con el tirante previsto. En los canales grandes se emplean comúnmente retenciones tipo orificio, operadas con compuertas metálicas deslizantes o de sector circular, desde un puente de maniobra constituido por una losa. Estas retenciones pueden complementarse con un vertedero. La retención tipo vertedero, es efectiva para absorber, variaciones importantes del caudal con reducidas variaciones de carga. La estructura respectiva, permite regular la altura del umbral de la represa, colocando diferente número de tablones o "agujas" que se deslizan sobre guías. Dado que, para la misma carga sobre el vertedero, el caudal es proporcional al ancho del umbral, cuando éste no puede aumentarse, por limitaciones del ancho del canal, se construye el denominado "pie de pato" que permite un mayor desarrollo del umbral. Desagües profundos (también Desaguaderos) Es otro de los órganos destinados a la evacuación de caudales sobrantes. Además de los aliviaderos, que aseguran que el embalse no rebase la presa, los desaguaderos son necesarios para extraer de modo constante agua del embalse. Los desaguaderos son conductos o túneles cuyas entradas se encuentran en los estratos profundos del embalse. El agua extraída puede descargarse río abajo, puede llevarse a las centrales para obtener energía hidroeléctrica, o puede utilizarse para riego. Son usados para controlar el nivel del embalse, vaciarlo total o parcialmente, e incluso por debajo de las tomas de explotación, descargar sedimentos acumulados en el fondo.

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DIQUES DEFINICIÓN. Un dique es un terraplén natural o artificial, por lo general de suelo, paralelo al curso de un río; si bien constructivamente los diques tienen las mismas características que las presas, difieren en su función. Los naturales son bancos arenosos que originan los ríos durante las inundaciones, cuando el desbordamiento de éstos hace disminuir la velocidad del agua y permite el depósito de los sedimentos. Los artificiales son considerablemente más altos que los naturales y protegen el campo, situado en los alrededores, de las inundaciones. Éstos realizan, en general, el mismo papel que los diques protectores de los Países Bajos que previenen contra las inundaciones marinas Se denomina dique al muro construido para contener el empuje de agua, por lo general es de tierra y esta paralelo a un curso del rio Los diques de mampostería hidráulica, son en realidad diques de gravedad, ya que resisten la fuerza del agua debido a su peso y están formados tan solo por piedra y hormigón. Esta tipología de dique se suelen destinar para cauces en los que el lecho es de roca, total o parcialmente. Se recomienda q el talud del enrocamiento se de 10:1 a 15:1, la superficie superior se protege con un entramado de trabes de concreto simple, paralelas y transversales al cauce para evitar q el pase de las avenida el material de enrocamiento sea arrastrado hacia aguas abajo. EL enrocamiento de aguas arriba tendrá talud comprendido de 3:1 y 8:1. Son obras geotécnicas lineales, de material suelto a modo de pequeñas presas que defienden contra inundación y definen un cauce de avenidas. Emplea material del lugar y realiza básicamente movimientos de tierra, pero ocupa mucho espacio porque se construye con taludes suaves (1:3 – 1:4, V:H) y por tanto la base del dique es muy ancha. También son estructuras que no solo sirven para defendernos de inundaciones sino también funcionan como pequeñas presas entre alturas 3-5 m para derivar aguas a canales y otras obras hidráulicas. Su finalidad es contener y protegernos contra el agua en movimiento unas horas o días. Es preferible construirlos con material homogéneo

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FUNCIONES DE DIQUES EN TOMAS La toma o captaciones son utilizadas para permitir la extracción del agua embalsada con el fin de satisfacer diferentes propósitos: · Generación de energía: Para conducir el agua del embalse a una central hidroeléctrica. · Abastecimiento urbano: La toma capta agua del embalse para su conducción a una ciudad o poblado. Conductos a presión. · Riego: Para abastecer un sistema de riego. · Control de inundaciones: Se utilizan para las descargas de volúmenes de agua almacenados durante una creciente en presas para el control de inundaciones.

Figura 14. Dique en tomas

DIQUES ARTIFICIALES Estos son los que son construidos por el hombre. Pueden ser utilizados para:  prevenir la inundación de los campos aledaños a los ríos.  proteger determinadas áreas contra el embate de las olas. también se utilizan para encajonar el flujo de los ríos a fin de darle un flujo más rápido. Son conocidos como diques de contención.

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a) Diques de contención. Estos diques tradicionalmente son construidos, amontonando suelo a la orilla del río. Amplio en la base y afilados en la cumbre, donde se suelen poner bolsas de arena. En el altiplano andino, particularmente en la región peruana, antiguamente se construían con "champas", trozos cuadrados de suelo vegetal, de unos 30 x 30 cm, con un espesor variable de unos 15 cm. Estas champas, sin eliminar la vegetación se colocaban invertidas, con la intención de que la vegetación al crecer, sobre todo en los bordes libres, consolidaría la estructura. los diques de defensas costeras son construidos siguiendo los criterios técnicos modernos para estructuras de suelo, y en muchos casos su estructura es compleja, comprendiendo una parte de soporte, un núcleo impermeable y drenes de pie para minimizar el riesgo de rupturas. Existen importantes sistemas modernos de diques a lo largo de los ríos Mississippi Figura 15. Dique construido para defensa ribereña y Sacramento en EE. UU.; el Po y el Danubio en Europa.

b) Diques rompeolas. Son estructuras artificiales creadas mediante superposición de capas de elementos de diferentes granulometrías y materiales, encaminada a reducir la cantidad de energía proveniente del oleaje que entra en un lugar que se quiere abrigar, por ejemplo un puerto (contrariamente a los diques de contención, no tienen una función de impedir la filtración del agua).

Figura 16. Dique rompeolas 19



Existen diferentes tipologías de diques, también llamados espigones: En talud Vertical Flotante etc. Los diques en talud tradicionalmente se han construido mediante un núcleo único, encima del cual se superponen capas de elementos de tamaño creciente separados por capas de filtro. Actualmente, los elementos mayores (que conforman los mantos exteriores) son piezas de hormigón en masa de diferentes formas (cubos, dolos, tetrápodos, etc.), que sustituyen a la escollera. Los diques verticales están formados por cajones de hormigón armado que se trasladan flotando al lugar de fondeo y se hunden, para después rellenarlos con áridos, de forma que constituyan una estructura rígida

c) Diques naturales Un dique natural resulta del depósito de material arrastrado por el río en el borde del mismo, durante las inundaciones. Esto va causando, progresivamente, la elevación de la ribera. Comparativa Dique Natural contra Dique Artificial: Dique Natural

Figura 17. Dique natural. Se forma por el natural depósito del material transportado por el agua, sobre la ribera Dique Artificial .

Figura 18. Dique artificial. Nótese que el nivel del dique es claramente mayor, producto de la intervención del hombre

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DISEÑO BÁSICO DE DIQUES

a) Dique rompe olas El objetivo de la construcción de un rompeolas es establecer una zona de mar en calma en la que las embarcaciones se puedan amarrar con seguridad durante períodos meteorológicos adversos. Es, por lo tanto, importante para la comunidad local que el rompeolas sea capaz de soportar el impacto de las olas normalmente propias de la zona. La no consecución de estos objetivos en situaciones normales (sin contar el efecto de tormentas extraordinariamente fuertes) podría provocar daños considerables a la flota pesquera. Para evitar que esto suceda se deberán tomar todo tipo de precauciones al construir un rompeolas a nivel artesanal con muy poca o ninguna ayuda o supervisión por parte del ministerio de obras públicas. De hecho, en litorales rocosos, no se debería intentar construir rompeolas en profundidades superiores a los 3 m sin contar con asistencia técnica, debido a la compleja naturaleza de las olas en aguas más profundas. Por otra parte, en las costas arenosas siempre debe recabarse el asesoramiento de expertos, cualquiera que sea la profundidad del agua. El rompeolas típico consiste en una cresta de piedra basta, también llamada núcleo, cubierta o protegida por recubrimientos o capas de piedras más pesadas (Figura 30). El núcleo. Normalmente éste consiste en desechos de cantera sin las partículas finas (polvo y arena) vertidos en un montón en el mar por medio de un camión volquete. Para facilitar el vertido por medio de un camión, el núcleo debe tener preferiblemente una anchura de 4 a 5 m en su extremo superior y encontrarse a una altura aproximada de 0,5 m por encima del nivel medio del mar o, cuando hubiera una gran amplitud de mareas, por encima del nivel de pleamar en marea viva (Figuras 31a a 31c). El extremo superior del núcleo se deberá mantener nivelado y uniforme por medio de una máquina explanadora a fin de permitir que los camiones volquete puedan viajar a lo largo de todo el rompeolas. Cuando se echa al agua, el núcleo de escollera queda descansando con una pendiente aproximada de 1 a 1, lo que quiere decir que su nivel desciende en 1 m por cada metro que avanza. Dado el poco peso de la escollera en el núcleo, todo el trabajo de construcción relacionado con rompeolas deberá efectuarse durante las estaciones de más calma. En el Capítulo 4 se describe detalladamente el tipo de roca adecuado para un rompeolas de escollera. La primera capa inferior. La primera capa inferior de piedra que protege el núcleo de escollera para impedir que sea arrastrado normalmente consiste en piezas sueltas de piedra cuyo peso varía entre un mínimo de 500 kg hasta un máximo de 1 000 kg (Figuras 32a a 32c). Estas piezas se depositan normalmente en dos capas como mínimo con una pendiente que es generalmente menos acusada que la del núcleo, 2,5/1 en la pendiente exterior y 1,5/1 en la pendiente interior. Una pendiente de 2,5/1 quiere decir que el nivel desciende 1 m por cada 2,5 m de avance. La primera capa de piedra puede ser colocada con una excavadora hidráulica, como se muestra en las Figuras 32b y 32c. También se puede utilizar una grúa normal si hay espacio para las patas de apoyo; no se deben utilizar las grúas con ruedas de 21



goma en ningún momento sobre un núcleo desnivelado sin que sus patas de apoyo se encuentren en la posición extendida. La excavadora debe colocar la piedra más pesada tan rápido como sea posible sin dejar demasiado núcleo de escollera expuesto a la acción de las olas. Si llegara una tormenta al lugar con demasiado núcleo expuesto, existe el grave peligro de que el núcleo sea arrastrado y distribuido por las olas en toda la zona de construcción del puerto. La Figura 32a muestra la distribución de un perfil de piedra determinado, en este caso con una pendiente de 2,5/1: la distancia H es la altura de la parte superior de la nueva capa descendente por encima del nivel del fondo del mar. Sería conveniente colocar una pértiga de madera en la punta del núcleo subyacente y fijarla en su sitio con mortero. Se debería colocar una plomada pesada de piedra en el fondo del mar con una boya marcadora a una distancia igual a 2,5 x H. Posteriormente se debería llevar una cuerda de nilón de un color fuerte desde la plomada a la altura requerida de la pértiga. Este procedimiento debe repetirse cada 5 m a fin de ayudar al operador de la grúa o de la excavadora a colocar la capa superior. Un nadador equipado con gafas de buceo debe asegurarse de que cada una de las piedras sueltas quede colocada dentro del perfil señalado. La capa principal de protección. La capa principal de protección, como su propio nombre indica, constituye la defensa principal del rompeolas a la embestida de las olas. La existencia de cualquier tipo de defecto en la calidad de la roca, graduación (tamaño demasiado pequeño) o colocación (pendiente desnivelada o demasiado acusada) pondría a todo el rompeolas en grave peligro. Por esto se deberá tener mucho cuidado al seleccionar y colocar las piedras correspondientes a la capa principal de protección.

Figura 19. Dique artificial. HOLANDA

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Figura 20 Colocación del núcleo de la escollera.

Figura 21. Colocación de la capa inferior. 23



La Figura 22 muestra la colocación de piedras de protección principal por medio de una grúa sobre orugas, que es el mejor equipo para la colocación de piedras de gran tamaño. Estas piedras grandes se deben izar una a una utilizando una eslinga o valvas mordientes y colocar en el agua con la ayuda de un submarinista o de una embarcación con tripulación equipada con un tubo con un cristal tapando uno de sus extremos. La capa de protección se debe colocar piedra a piedra en una secuencia que asegure su interconexión; en la Figura 33, por ejemplo, la piedra número 2 es mantenida en su sitio entre las piedras 1 y 3, mientras que la piedra 4 está bloqueada entre las piedras 3 y 5. Figura 22 Colocación de la capa principal de protección.

Se asegura así que una ola no pueda arrancar una de las piedras y hacer que las que están encima caigan por la pendiente, rompiendo la capa de protección y exponiendo la escollera más pequeña que hay debajo. Para asegurar la correcta colocación de las piedras, el submarinista o ayudante en la embarcación debe dirigir al operador de la grúa cada vez que se coloca una nueva piedra hasta que la capa de piedras sobrepase la superficie del agua. Al igual que con la primera capa inferior, se necesitan dos capas de piedras de protección para completar la capa principal de protección. Se deben establecer perfiles de pendiente a intervalos regulares de 5 m utilizando el mismo procedimiento anteriormente descrito en la Figura21.

Figura23 24



Excavadora hidráulica colocando la escollera sobre la cresta.

Las Figuras 23 y 24 muestran la forma en que se cierra capa a capa el rompeolas ya casi terminado. Muestra la excavadora retrocediendo al principio del rompeolas cerrando las capas superiores simultáneamente. El final o cabezal del rompeolas es la parte más delicada del mismo y requiere un mayor cuidado. Se deberá aumentar la pendiente exterior de 2.5/1 a 3/1 a fin de mejorar la estabilidad. Otros tipos de rompeolas. El tipo de rompeolas que se acaba de describir se conoce como un rompeolas de escollera debido a que consiste en escollera colocada de forma especial. Este tipo de rompeolas se adapta muy bien a casi todas las condiciones, especialmente a una profundidad variable del fondo del mar; también puede resistir a algunos daños causados por tormentas sin que se rompa del todo. Figura 24. La misma máquina dando marcha atrás y cerrando la cresta al mismo tiempo.

Un rompeolas de escollera no es siempre adecuado (Figura 25). En este caso ya existe un arrecife rocoso (no de coral), por lo que la solución ideal consistiría en elevar su nivel lo suficiente para impedir que las olas rompientes sobrepasen el arrecife y afecten a las embarcaciones amarradas detrás del mismo. Como ya se ha señalado, se debe construir un rompeolas sólido y bien anclado sobre el crespón rocoso. Si el arrecife es de coral vivo, 25



entonces el rompeolas se debería construir entre el arrecife y la orilla si hay espacio suficiente, nunca cerca del coral. La Figura 26 muestra un rebaje cortado en el arrecife y un muro sólido construido con sacos de yute rellenos de hormigón y colocados en su sitio. Una vez se ha curado el hormigón, unas 24 horas más tarde, se deberá aplicar un recubrimiento in situ alrededor de los sacos a fin de formar un muro con una terminación regular. Alternativamente se deberá construir un sólido muro de hormigón armado como se muestra en la Figura 27. En este caso se asume que se dispone de un compresor y una taladradora neumática en obra para taladrar orificios de anclaje en el arrecife a intervalos de aproximadamente medio metro. Seguidamente se deberá fijar el refuerzo en los orificios taladrados utilizando una mezcla de mortero muy seco. Figura 25 Mejora de la dásena

Figura 26 Construcción de un muro más alto con sacos de yute rellenos de hormigón y recubiertos.

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Figura 27. Construcción de un muro más alto en hormigón armado anclado a un arrecife rocoso.

b) Dique de contención Estos diques se construye con el fin de lograr contener el empuje del agua tradicionalmente son construidos, amontonando tierra a la vera del río. Amplio en la base y afilados en la cumbre, donde se suelen poner bolsas de arena. su principal función es la de prenir que haya inundaciones. Algunos de los diques más sobresalientes en el mundo son los diques holandeses con longitudes de miles de kilómetros para contener el rio Rin uno de los ríos mas grandes del mundo con una longitud de 1500 KM.

Figura 28. Dique artificial. HOLANDA

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Figura 29. Dique con molino de viento. HOLANDA

PARTES DE UN

DIQUE DE CONTENCIÓN CONTRA INUNDACIONES La sección transversal que se aprecia al lado es la sección de un dique de contención en tierra, con núcleo impermeable. Sus partes son: * Coronamiento * Borde libre * Nivel de agua de proyecto * Talud de aguas arriba (en este caso, considerando que el agua tiende a infiltrar a través del dique, el talud de aguas arriba es aquel que se encuentra al interior del cauce del río. * Nivel del terreno aguas arriba * Corona * Cuerpo de apoyo, aguas arriba. El material utilizado en esta parte del dique puede ser granular y poco permeable. * Núcleo impermeable Cuerpo de apoyo, aguas abajo. El material debe ser permeable

CRITERIOS ECONÓMICOS * Se recomienda que la solución técnica tenga el menor costo, pero el criterio económico no debe ser primordial sobre los parámetros de seguridad, incorporación adecuada en el cuerpo urbano y operación óptima del sistema de protección. * -Para bajar costos, el nuevo sistema de protección debe incorporar, en lo posible, las estructuras existentes, pero sólo las que garanticen una operación totalmente segura del sistema de protección * La comparación de las alternativas, puede realizarse en base a los costos por metro lineal y; la comparación de costos y selección de la alternativa óptima se puede realizar con los costos directos, porque el principal objetivo es definir el rango y ventaja económica de cada alternativa y no el costo total. 28



FUNCIONES DE DIQUES EN TOMAS La toma o captaciones son utilizadas para permitir la extracción del agua embalsada con el fin de satisfacer diferentes propósitos: · Generación de energía: Para conducir el agua del embalse a una central hidroeléctrica. · Abastecimiento urbano: La toma capta agua del embalse para su conducción a una ciudad o poblado. Conductos a presión. · Riego: Para abastecer un sistema de riego. · Control de inundaciones: Se utilizan para las descargas de volúmenes de agua almacenados durante una creciente en presas para el control de inundaciones.

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EMBALSES El embalse es un lago artificial, volúmenes de agua retenidos en un vaso topográfico natural o artificial gracias a la realización de obras hidráulicas, que comprende al canal principal y las planicies del río, aguas arriba de la presa de cierre. Diferenciación Conceptual: Lamentablemente, la nomenclatura descriptiva de los cuerpos de agua creadas artificialmente es a menudo confusa. El término "PRESA" a menudo se aplica tanto a la estructura física, conservar el agua, y el agua así retenida. Para los efectos de este capítulo, la presa será utilizada exclusivamente para describir la estructura física, y el término de EMBALSE se utiliza para denotar el cuerpo de agua creadas artificialmente. Se forma en el lecho de un río o arroyo cuando, con algún medio físico, se cierra parcialmente o totalmente su cauce. Son originados conjuntamente con las presas, pues poseen un fin común: de almacenar el agua procedente de diversos orígenes (deshielos, arroyos, ríos, etc.) para distintos usos.

Figura 1. Embalse del Rio Ebro – ESPANA (01 Agosto 2016).

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Figura 2. Principales Embalses Ejemplos de configuraciones: A. superficial, en forma de 'U'; B. profundo, en forma de 'V'; C. profundas y regulares; D. superficial, regular

Otros embalses Fuera de los embalses del río frecuentemente tienen que ser totalmente construida. Esto normalmente implica formando un terraplén sobre el borde del depósito sitio. Terraplenes están más a menudo de hormigón o estructuras de tierra con núcleo de arcilla. Terraplenes de tierra son normalmente protegida por piedra u hormigón en el lado de agua. Además deflectores (bancales) puede colocarse dentro del depósito sitio para cellularise la cuenca y patrones de flujo de control. El volumen del depósito es generalmente formado por la excavación del sitio, junto con la elevación del terraplén. Como terraplén laderas son generalmente del orden de 5:1, un alto terraplén tendría un considerable espacio a nivel del suelo, y un compromiso sobre el terraplén de altura es generalmente necesario a fin de maximizar el volumen de almacenamiento en algún sitio en particular.

CLASIFICACION La clasificación de los embalses se puede hacer según su función y según su tamaño, de la siguiente manera: SEGÚN SU FUNCIÓN

-

Embalses de acumulación: retienen excesos de agua en períodos de alto escurrimiento para ser usados en épocas de sequía. Embalses de distribución: no producen grandes almacenamientos pero facilitan regularizar el funcionamiento de sistemas de suministro de agua, plantas de tratamiento o estaciones de bombeo. Pondajes: pequeños almacenamientos para suplir consumos locales o demandas pico.

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SEGÚN SU TAMAÑO La clasificación de los embalses de acuerdo al tamaño se hace más por razones de tipo estadístico que por interés desde el punto de vista técnico. -

Embalses gigantes V > 100,000 Mm3 Embalses muy grandes 100,000 Mm3 > V > 10,000 Mm3 Embalses grandes 10,000 Mm3 > V > 1,000 Mm3 3 3 Embalses medianos 1,000 Mm > V > 1 Mm Embalses pequeños o pondajes V < 1 Mm3

V : volumen del embalse 3

Mm : millones de metros cúbicos

Figura 3. Representación Animada de un embalse, dando a entender su propósito de funcionamiento que es su Capacidad Reguladora

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VENTAJAS DE LOS EMBALSES -

Mejoramiento en el suministro de agua a núcleos urbanos en épocas de sequía. Aumento de las posibilidades y superficie de riegos. Desarrollo de la industria pesquera. Incremento de las posibilidades de recreación. Mantenimiento de reservas de agua para diferentes usos. Incremento de vías navegables y disminución de distancias para navegación. Control de crecientes de los ríos y daños causados por inundaciones. Mejoramiento de condiciones ambientales y paisajísticas.

DESVENTAJAS DE LOS EMBALSES · Pérdidas en la actividad agroindustrial por inundación de zonas con alto índice de desarrollo. · Cambios en la ecología de la zona. · Traslado de asentamientos humanos siempre difíciles y costosos. · Inestabilidad en los taludes. · Posible incremento de la actividad sísmica, especialmente durante el llenado de embalses muy grandes.

CARACTERÍSTICAS DE LOS EMBALSES Lo más importante de un embalse es su capacidad de almacenamiento, que se representa por medio de las curvas características que son dos: Curva área-elevación: se construye a partir de información topográfica planimetrando el área comprendida entre cada curva de nivel del vaso topográfico. Indica la superficie inundada correspondiente a cada elevación. Curva capacidad-elevación: se obtiene mediante la integración de la curva area-elevación. Indica el volumen almacenado correspondiente a cada elevación. Se requiere para determinar estas curvas de información topográfica consistente en un plano topográfico de la cuenca hidrográfica. Escalas usuales son 1:50.000, 1:25.000, 1:20.000, 1:10.000, 1:5.000, y 1:1.000, con curvas de nivel entre 20 m y 1 m, dependiendo de la magnitud del proyecto y del nivel de precisión requerido. El incremento de volumen entre dos curvas de nivel consecutivas se calcula con la siguiente expresión:

∆𝑉 =

∆ℎ ( 𝐴𝑖 + 𝐴𝑠 + √𝐴𝑖 ∗ 𝐴𝑠 ) 3

∆𝑉 = 𝐼𝑛𝑐𝑟𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑡𝑖𝑣𝑎𝑠 ∆ℎ = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝐶𝑢𝑟𝑣𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑡𝑖𝑣𝑎𝑠 𝐴𝑖 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑠𝑝𝑜𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝐴𝑠 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑠𝑝𝑜𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜 33



Ejemplo:

Tabla 1.2. Área y volumen del embalse. Elevación (msnm) 1158 1160 1162 1164 1166 1168 1170 1172 1174 1176 1178 1180

Área (Ha) 0.0 3.5 12.5 23.0 36.0 65.5 93.0 121.5 167.8 190.4 240.8 365.3

Área (m2) 0 35,000 125,000 230,000 360,000 655,000 930,000 1,215,000 1,678,000 1,904,000 2,408,000 3,653,000

∆h (m)

∆V (Mm3)

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

0.02 0.15 0.35 0.59 1.00 1.58 2.14 2.88 3.58 4.30 6.02

V (Mm3) 0 0.02 0.17 0.52 1.11 2.11 3.69 5.83 8.71 12.29 16.59 22.61

ÁREA VS ELEVACIÓN Elevación (m.s.n.m)

1185 1180 1175 1170 1165 1160 1155 0

100

200

Área (Ha) Figura 4. Curva Característica Área – Elevación

34

300

400



VOLUMEN VS ELEVACIÓN Elevación (m.s.n.m)

1185

1180 1175 1170 1165 1160 1155 0

5

10

15

20

25

Volumen (Mm3) Figura 5. Curva Característica Volumen – Elevación

NIVELES CARACTERÍSTICOS *Nivel de embalse muerto (NME): es el nivel mínimo de agua en el embalse. Delimita superiormente el volumen muerto del embalse el cuál debe exceder en capacidad al volumen de sedimentos calculado durante la vida útil con el fin de que el embalse los pueda contener. Su determinación es muy compleja, sobre todo si el embalse es de propósito múltiple (caso en que debe tenerse en cuenta la carga de agua sobre las turbinas, condiciones de navegación aguas arriba, altura de comando sobre las tierras de riego, etc.). *Nivel mínimo de operación del embalse (NMOE): delimita superiormente el volumen generado por la altura mínima del agua necesaria para el correcto funcionamiento de toma de agua la que se sitúa por encima de NME. *Nivel normal del agua (NNE): delimita superiormente al volumen útil del embalse, que es el que se aprovecha y gasta en función de diferentes propósitos: energía, irrigación, suministro de agua, etc. Para su ubicación se tienen en cuenta los siguientes aspectos: aportes de la cuenca, demanda de agua, pérdidas por infiltración y evaporación. *Nivel forzado de agua (NFE): se presenta temporalmente durante la creciente de los ríos dando lugar al volumen forzado del embalse, el cual puede ser usado en algunos casos, pero por lo general es evacuado rápidamente por medio del vertedor de demasías o rebosadero o aliviadero. En condiciones normales ocurre oscilación del nivel del agua entre el NNE y el NMOE. Volumen total del embalse = volumen muerto + volumen de operación + volumen útil + volumen forzado.

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Figura 6. Representación de los niveles característicos de un embalse.

36



Figura 7. La zonación longitudinal de las condiciones de calidad de agua en los embalses con formas complejas formadas por represar ríos (Modificado de Kimmel y Groeger, 1984)

RENDIMIENTO DEL EMBALSE Es la cantidad de agua que puede proporcionar el embalse en un intervalo específico de tiempo. El rendimiento seguro o firme, es la cantidad máxima de agua que puede garantizarse durante un período crítico de sequía. El rendimiento secundario es el agua disponible en exceso del rendimiento seguro durante períodos de escurrimiento altos.

Procedimiento general para la planeación de un embalse -

Cálculo del costo del embalse para varias alturas del llenado. Cálculo del costo del beneficio que se puede obtener al garantizar una demanda para varias alturas de llenado. Cálculo del beneficio neto. Selección del proyecto con mayores beneficios, considerando si es necesario y posible, otros factores como el social y el ecológico.

Al hacer una optimización de este tipo, se comprueba que el río sin proyecto puede proporcionar algún tipo de beneficio y por otro lado, que se llega un momento en que un incremento en la altura de la presa no significa un incremento en el beneficio neto. Esto se explica por el hecho de que no se puede extraer del río mas allá de los aportes que suministra en un período determinado. La gráfica 1.3 ilustra la situación planteada. 37



Tabla 1.3. Costo y beneficio de un embalse para varias alturas de llenado.

Altura 0 40 55 60 64 67 68 75 76

Costo 0 13.4 46 62 75.7 86.5 90 120 150

Beneficio 24.1 69.7 117.4 179.8 201.8 220.2 230 236 240

Beneficio neto 24.1 56.3 71.4 117.8 126.1 133.7 140 116 90

CURVA DE COSTO BENEFICIO EN EMBALSES Altura de Embalse (m.)

80 70 60 50 40

30 20

10 0 0

50

COSTO DE PRESA Y EMBALSE

100

150

200

BENEFICIO TOTAL EN 50 Años

Figura 8. Costo y beneficio de un embalse para varias alturas de llenado

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250

300

BENEFICIO NETO



EFECTOS DE UN EMBALSE Los embalses decididamente tienen una importante influencia en el entorno, algunas de estas influencias pueden ser consideradas positivas y otras pueden ser consideradas negativas. Generales. - Los embalses de grandes dimensiones agregan un peso muy importante al suelo de la zona, además de incrementar las infiltraciones. Estos dos factores juntos pueden provocar lo que se conoce como sismos inducidos. Son frecuentes durante los primeros años después del llenado del embalse. Muy rara vez alcanzan intensidades que puedan causar daños serios a la población. Aguas arriba. - Aguas arriba de un embalse, el nivel freático de los terrenos vecinos es modificado fuertemente, pudiendo traer consecuencias en la vegetación circunlacustre. Aguas abajo. - Los efectos de un embalse aguas abajo son de varios tipos, pudiéndose mencionar: aumento de la capacidad de erosionar el lecho del río. disminución de los caudales medios vertidos y, consecuencia, facilidad para que se ocupe mayor parte del lecho del río.

EFECTOS AMBIENTALES POTENCIALES DEBIDOS A LA CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE UN EMBALSE Los impactos originados por el embalsamiento deben ser analizados considerando la respuesta del ecosistema durante las fases de construcción del proyecto y de operación del embalse. Una lista de posibles impactos es la siguiente:

Fase de construcción * * * *

Desecho de sedimentos provenientes de la construcción de las obras en la corriente natural. Descarga de pesticidas, desechos orgánicos o petroquímicos y otros elementos contaminantes. Contaminación del aire con partículas sólidas en suspensión. Aumento del ruido como consecuencia de la utilización de maquinaria y de las diversas operaciones necesarias para la construcción de las obras. * Inestabilidad de taludes por explotación de canteras. En principio, la solución óptima para la explotación de canteras consiste en localizarlas en los terrenos correspondientes al vaso del embalse de forma que queden cubiertas por las aguas una vez que se haya puesto al servicio. * Alteraciones en la morfología del cauce, en la red de drenaje y en el paisaje. * Alteraciones en la flora y la fauna por las desviaciones del cauce.

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Fase de operación del embalse En la zona inundada

* Pérdida de recursos edáficos al quedar inundado el vaso hidrográfico. * Impacto en los usos del suelo por inundaciones del terreno, siendo a veces preciso cambiar las prácticas tradicionales. * Aporte de residuos al embalse por actividades recreativas. * Descomposición orgánica en el embalse. * Eutroficación. Deficiencias en la cantidad de oxígeno disuelto. * Cambio de ambiente de río a lago y posible reducción de la diversidad de especies. * Sedimentación en el embalse, disminuyendo el volumen útil y ocasionando la posible obstrucción de tomas y descargas de agua. * Inestabilidad de taludes causada por el oleaje y por la fluctuación de niveles del agua En la zona aguas abajo

* * * *

Erosión en el cauce por la retención de sedimentos aguas arriba. Descenso de la fertilidad de los suelos al quedar desprovistos de la aportación de limo. Impacto sobre la biota debido a la variación en la calidad del agua. Posible eliminación de nutrientes en el contenido de agua, con efecto sobre los agroecosistemas. * Impacto sobre los peces, los cultivos, etc. debido al cambio de temperatura de las aguas. * Descarga de agua con temperaturas inadecuadas para los usos aguas abajo.

MEDIDAS DE PROTECCIÓN DE UN EMBALSE * Cultivar las laderas en fajas o terrazas para retrazar el escurrimiento y mermar la erosión de la cuenca con el fin de reducir el aporte de sedimentos al embalse. * Construir pequeñas presas de retención en las laderas. * Colocar cubierta vegetal sobre el terreno para amortiguar el impacto de la lluvia. * Construir trampas de sedimentos en los afluentes al embalse. * Estabilizar los suelos de los taludes. * Desmontar y limpiar del vaso. * Tratar las aguas que llegan al vaso. * Airear naturalmente el embalse por oscilación de niveles del agua y eventualmente usar aireación artificial, por ejemplo, haciendo inyecciones de oxígeno. * Controlar de niveles del agua para navegación y recreación. * Remover de azolves.

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BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA: Presas: José Luis Navarro y José Segura, Saltos de agua y Presas de embalse (Madrid: Tipografía Artística). Apuntes de : “Presas derivadoras” del ing. Hector Garcia Gutierrez- Facultad de ingeniería – UNAM.

Diques: http://patentados.com/patente/dique-de-contencion-y-metodo-de-impermeabilizacion/ http://www.fao.org/docrep/003/v5270s/v5270s03.htm -Consejo Federal de Inversiones, Los recursos hidráulicos de Argentina, análisis y programación tentativa de su desarrollo, tomo 5 (Buenos Aires: Consejo Federal de Inversiones). -Eugenio Villarino, Tratado básico de presas (Madrid: Colegio de Ingenieros de caminos, canales y puertos)

www.cabracorral.com; energy.org.ar; http://es.wikipedia.org/

Embalses: http://www.biblioises.com.ar/Contenido/600/690/3%20Embalses.pdf http://www.who.int/water_sanitation_health/resourcesquality/wqachapter8.pdf

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Diferencias entre dique,presa,represa y embalse

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