DISEÑO DE BOCATOMA R3(de barraje tipo Indio) PROYECTO: MEJORAMIENTO E INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO TECNIFICADO EN LOS SECTORES DE URINAY - MORO MORO LUGAR: RIO OMATE UBICACIÓN: 0+000KM - GRUPO R3
1.- Consideraciones en el diseño de la Bocatoma a) Maximas Avenidas: Se ha estimado la Avenida maxima por el método Racional b) Debido a la pendiente de 5% del cauce se diseñará la bocatoma para un resalto del tipo barrido, dado que no se consigue la sumergencia por el tipo de flujo supercrítico aguas abajo
2.- Ancho de encauzamiento Usando las siguientes Fórmulas experimentales: a) Blench: QF b B 1 . 81 Fs
Q= Fb= Fs= B= b) Altunin: Q= m= n= a= S= B= c) Pettit:
3.817 m3/s m3/s 1.2 0.2 8.662 m a Q
B
S1 / 5
3.817 m3 m3/s 1 0.0430 1.296 0.0500 m/ m /m 4.609 m
Caudal Caudal Máxima Máxima Avenid Avenidaa calc calculad uladoo Factor de fondo Factor de orilla Ancho de encauzamiento
3 5 / 3 3 5 m
a nK
Caudal máximo de diseño K=10 exponente según Orlov Coef. Que depende de las Coeficiente rugosidad resistencia de orillas Parámetro que caracteriza al cauce Pendiente del río Ancho de encauzamiento
B 2.45 Q
Q= B=
3.817 m3/s Caudal máximo de diseño 4.787 m Ancho de encauzamiento
B=
6.019 m
Ancho de encauzamiento promedio m
3.- Cálculo del tirante normal den la zona local de Bocatoma proyectada Datos de entrada: Q= 3.817 m3/s Caudal Máxima Avenida calculado, Tr=25 años. n = 0.043 Rugosidad de río S= 0.0500 Pendiente promedio del lecho Río Omate Lo = 8.000 m Ancho de Barraje dn = A= P= R= V= hv=
0.244 m 1.954 m2 8.489 m 0.230 1.953 m/s 0.194 m
Tirante normal Area Perímetro mojado Radio hidraulico Velocidad Altura de velocidad
Q
1 n
AR
2
3
S
1
2
4.- Dimensionamiento de la Ventana de Captación
Qc= L= hL=
0.080 m3/s caudal de captación 0.400 m ancho ventana de captación asumido h 0.200 m altura Q c libre C d . A. 2 gH ; H h L 2
a) Sí trabaja como orificio ahogado Cd= h=
0.650 m 0.300 m
Coeficiente de descarga h altura ventana de. captación Q C d . L.h 2 g hL c 2
b) Sí trabaja como vertedero h= 5.- Altura de barraje
0.250 m
altura ventana de captación
Qc h 1.84 L
2
3
Co= ho = h= Cc= P=
1800.420 m 0.000 m 0.300 m 1800.920 m 0.500 m
Cota del lecho del río aguas arriba del barraje altura del umbral del vertedero de captación altura de la ventana de captación calculado Cota de la cresta del barraje altura del paramento aguas arriba
6.- Dimensionamiento del barraje a) Descarga sobre el vertedero
Q C . Lo .H d
Q= Lo = P= C= Hd= P/Hd= Q= Vo= Ha= He=
3
2
3.817 m3/s 8.000 m 0.500 m 2.166 0.365 m 1.371 3.817 m3/s 0.552 m/s 0.016 m 0.380 m
Caudal de Máxima Avenida Ancho de la Cresta Altura del paramento aguas arriba Coeficiente de descarga calculado Carga de diseño sobre el vertedero Verificación de descarga Velocidad
Ecuaciones para el coeficiente de descarga C, Según Gehy (1982) en función de la relación P/Hd, donde P es la altura del paramento de aguas arriba, y Hd la carga de diseño sobre el vertedero, siendo válido si Hd = He del Cimaci -
b) Cálculo del nivel máximo y longitud del colchón disipador
Ho= BL= Altura Muro=
0.865 m 0.200 m 1.100 m
Nivel máximo Borde libre Ho+BL
E o E 1 hf
Por Ecuacion de la conservacion de Energia2 y continuidad entre O y 1: 2 V o V C o P H d C 1 d 1 1 h f 2g
2g
2
h f 0.1
V 1
2g
Datos: Q= 3.817 m3/s Caudal de Máxima Avenida P= 0.500 m altura del paramento aguas arriba Hd= 0.365 m Carga de diseño sobre el vertedero Vo= 0.552 m/s Velocidad en la cresta Lo = 8.000 m Ancho de la Cresta Co= 1800.420 m Cota del lecho del río aguas arriba del barraje Cn= 1799.920 m Cota aguas abajo del río r= 0.300 m Altura en la que se debe profundizar el colchón o Poza C1= 1799.620 m Cota de la Poza de disipación d1= 0.090 m Tirante al pie del barraje, conjugado menor 2 V 1=- d m/s Velocidad al pie del barraje d 125.3272V 1 1 d 1 d 2F== + 5.680 Número de Froude 1 2 4 g
d2=
0.676 m
Tirante conjugado mayor
0.676 > 0.544 ;d2 > r+dn ; Se presenta un resalto barrido
El resalto es barrido y la longitud del resalto es igual a la longitud del colchón o cuenco amortiguador. Longitud del colchón disipador: 1
Ld= 2
Ld 6.d 1 .F 1
3.053 m
Según U.S. Bureau Of Reclamation: Ld=
4
2.934 m
Según Safranez: Ld=
3
Ld (5 6)( d 2 d 1 )
Según Schoklitsch:
2.706 m Ld 9.75 d 1 ( F 1 1)
Según Silvester: Ld=
Ld 4. d 2
4.151 m
1.01
5
Valor Promedio: Ld= Ld=
3.250 m 3.200 m
Valor promedio Valor asumido
7.- Control de la filtración - Método de Lane
Longitudes: Lv=
5.600 m
LH=
10.500 m
LP=
9.100 m
C= Z=
3.000 0.988 m
Lw=
2.965 m
Longitud de contactos verticales o que hacen un ángulo L H L LV la horizontal. p mayor de345ºcon Longitud de contactos horizontales o que hacen un ángulo menor de 45º con la horizontal. longitud total de la fundación de recorrido del agua Coeficiente de Lane que depende del terreno, Ver Tabla 01 Diferencia de carga hidrostática entre la cresta del barraje y uña terminal de la poza de disipación. Longitud del camino de percolación
Lp > Lw ; Satisfactorio, Ok!
Tabla 01 Valores del coeficiente C para los métodos de Bligh y Lane Tamaño de grano (en mm) 0.005 á 0.01 0.1 á 0.25 0.5 á 1.0
Lecho del Cauce Arena fina y limo Arena fina Arena gruesa Gravas y arena t Bolonería, gravas y arena Arcilla
0 . 15 V
1
d 1
C (Bligh) 18 15 12 9 4- 6 6- 7
C (Lane) 8.5 7.0 6.0 4.0 3.0 1.6 - 3
8.- Calculo del Espesor del zampeado (t) Por la fórmula :
t 0.2 qZ
V1= 5.327 m/s d1= 0.090 m t= 0.239 m Por la Fórmula de Taraimovich Z= q=
0.988 m 0.477
Velocidad max en el zampeado Tirante en el zampeado Espesor de zampeado Diferencias de cota entre las superficies de aguas arriba y abajo del Caudal por unidad de ancho
t=
0.137 m
Espesor de zampeado
9.- Enrocado de protección o Longitud de Escollera (Le)
Lt 0.67C
Db * q
Lc 0.60C Dr
Le = Lt - Lc Donde: Db: altura comprendida entre la cota de la cresta y cota de salida aguas abajo q: Caudal por metro lineal de vertedero Dr: altura comprendida entre la cota de la cresta y el nivel de aguas abajo C: Coeficiente de Bligh, Ver Tabla 01 Lt Lc C Le = Lt - Lc
2.314 m 2.608 m 5 -0.250 m
Coeficiente de Bligh Longitud de escollera
10.- Cálculo de la socavación al final del Zampeado
Y 4 do k q Z
Socavación al final del Zampeado (Y4)
Método 1: Vysgo Z= q= K= Ls/do= Y4=
Donde; 0.988 m 0.477 1.25 13.305 0.800 m
Diferencias de cota entre las superficies de aguas arriba y abajo del Caudal por unidad de ancho Coeficiente en funcion de Ls(longitud de zampeado despues del res profundidad normal do. Magnitud de la erosión
q Y Tabla: do entre Ls/do y V 4 Relacion K V
n 2.5 0.5R
V1 n R
Método 2: Zamarin (1951) V1= 2.8 m/s Velocidad admisible máx. para los materiales q forman el cauce R= 0.230 m Radio Hidraúlico n= 2.615 V= 1.597 m/s q= 0.477 Caudal por unidad de ancho Y4= 0.055 Si Y4<
0.600 m
Longitud a protyeger despues del Zampeado
11.- Protección al final del Zampeado Tamaño y peso del material:
V= sol w
Dm=
1.953 m/s 2600 kg/m3 1000 kg/m4 1.600 0.20 m Diametro del Rip -Rap
