Download - Trabajo de Maestria Richard
ESCUELA DE POST GRADO
TRABAJODE
COMPORTAMIENTO GEOTECNICO Y ESTRUCTURAL
Tema: Proyecto de Construccion de Presa de Tierra Viscallani
Presentado por:
SERGIO ANTONIO SALAS PAREDESJUAN HUARACHI
Semestre: IV (2006)
Docente: ELEODORO HUICHI ATAMARI
Ing. MILTON QUISPE HUANCA
JULIACA - PERU
2,008
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CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y OBJETIVOS
1.1. INTRODUCCION.
El proyecto de construcción de la presa de tierra Vilcallami, contempla irrigar
las 3,000 has. que están en su totalidad del proyecto.
El proyecto de presa de tierra Vilcallami, considera en su esquema hidráulico,
la ejecución de obras como el embalse y el túnel de derivación principalmente
los estudios efectuados y la investigaciones realizadas han confirmado, las
condiciones geológicas, geotécnicas y estructurales que son favorables en la
zona, por lo tanto se considera la factibilidad del proyecto en estudio, para
seleccionar y optimizar los varios elementos del proyecto, se llevara acabo
comparaciones de alternativas, basándose en estudios geológicos,
geotécnicos, geofísicos, sondeos de permeabilidad y otros ensayos .En cuanto
alas tecnologías propuestas para la ejecución de las obras estas han sido
escogidas, entre las más avanzadas, tanto para la presa y túnel de derivación
dentro de las diversas actividades de precisión y simplicidad, de validez interna
(el diseño elegido responde a las preguntas planteadas en el problema de
investigación).
El volumen en m3 que embalsara la presa, será de acuerdo, a los estudios
hidrológicos, de la cuenca de Vilcallami, teniendo en cuenta los datos
estadísticos de la precipitaciones pluviales en la región controladas por
SENHAMI.
Aquí el documento enfatiza la correcta definición de los precios sociale, para la
evaluación socioeconómica del proyecto, diferenciando entre los llamados
primarios (diagnóstico situacional integral de la Comunidad de Vilcallami) y los
secundarios de segunda, tercera y más vueltas. Ambos efectos influyen sobre
el valor estimado de los beneficios netos directos e indirectos de los proyectos
para los comuneros de Vilcallami sobre el nivel de bienestar socioeconómico
en el ingreso real; con la construcción efectiva del proyecto, primera presa de
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tierra en el anillo circunlacustre del Lago Sagrado de los Yncas, Nación
Lupaka.
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1.2. UBICACIÓN Y ACCESO.
El proyecto presa de tierra Vilcallami, esta ubicado en:
Departamento: PUNO
Provincia: CHUCUITO
Distrito: JULI
Comunidad: VILCALLAMI
Se localiza entre las cotas 4110 msnm a 4150 msnm.
El acceso es a través de la carretera asfaltada Puno-Juli, luego desde la ciudad
de Juli por la carretera a Desaguadero Km. 9 (desvío de la comunidad
Vilcallami), seguidamente por una trocha carrozable de 8 Km. en buen estado
hasta el embalse de la presa de Vilcallami. El proyecto en estudio se
encuentra entre las altitudes de cotas 4110 msnm. a 4150 msnm. , en el río
vilcallami que en aguas arriba tiene dos confluencias de ríos entre ellos el río
Pojtiri y el río Vilcallami. La construcción de presa de tierra en si involucra al río
Vilcallami en su totalidad para el embalse, en la comunidad de Vilcallami.
CUADRO N° 01Ubicación: ALTITUD UBICACIÓN POLITICA COORDENADAS UTM
4110 msnmm.
DPTO. PROVINCIA DISTRITO NORTE ESTE
Puno Chucuito Juli 8195722 453850
FIGURA N.- 1
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1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Los trabajos de investigación son destinados a esclarecer condiciones
geológicas del superficie, o sea cuales son los tipos de suelos y rocas
existentes y cuales son sus elementos estructurales, donde se ejecutara una
obra, en este caso la construcción de embalse de la presa de tierra Vilcallami ,
para desarrollar las alternativas que llevan a soluciones seguras y
económicamente factibles .
La investigación del presente, proyecto, es determinar las aspectos,
geológicos y geotécnicas, así como la caracterización del macizo rocoso , a
través de observaciones locales .
La profundidad del suelo, tipo y característica de la roca, tales como la
litología, rumbo y buzamiento, espaciamiento de las discontinuidades, la
existencia de agua, indicando la posición del nivel freático.
También deberá tomarse en cuenta loa parámetros de ingeniería tales como :
la permeabilidad ,resistencia y la estabilidad de taludes.
¿Las condiciones geológicas geotecnias son favorables para la construcción de
la presa de Vilcallami?
1.4. OBJETIVOS
1.4.1. Objetivo general
- Propiciar soluciones a los problemas del proceso constructivo de la
presa Vilcallami, a fin de garantizar la seguridad, estabilidad, mejorar la
calidad de vida de sus comunidades.
1.4.2. Objetivos específicos
- Obtener los parámetros geotécnicos de la construcción de presa de
Vilcallami.
- Obtener los impactos ambientales de la construcción de presa Vilcallami.
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1.5. HPOTESIS
1.5.1 Hipótesis General
“Los problemas del proceso constructivo de la presa Vilcallami, son factibles
de evaluación y solucionables”
1.5.2 Hipótesis Específica
“Los parámetros geotécnicos de la presa Vilcallami tienen factores de
seguridad aceptables”
“El riego ambiental provocado por la construcción de la presa Vilcallami es
manejable”.
1.6 ANTECEDENTES
En la zona de estudio no existen proyectos similares, la información accesible
lo proporciona el INGEMMET a escala regional y a escala 1:100 000,
actualmente en el Perú, y en todo el globo terráqueo, es una prioridad dar uso
adecuado de recursos naturales, como en este caso el recurso más preciado
es el agua ,se están buscando y desarrollando técnicas, que nos permitan
minimizar el uso del agua, y maximizar e incrementar la producción y la
productividad en el sector agropecuario, que es una de las actividades mas
importantes del país, específicamente teniendo como propósito principal el de
obtener los beneficios económicos, y por lo tanto sociales, sin tener en cuenta
en lo mas mínimo, el daño que esta causando al medio ambiente (físico,
biológico y humano) .
En el Perú, con la promulgación de la ley de recursos naturales en 1997, se
van tomando conciencia sobre el medio ambiente que nos rodea y la
prevención y cuidado que deberíamos tener para mantenerlo, dentro de
estos cuidados, se esta llevando las acciones, con el fin de evaluar los
posibles impactos, siendo la mas importante ,el impacto negativo.
En estos últimos años en el Perú también se han promulgado leyes como el
riego tecnificado a través de diferentes, métodos de riego, para minimizar el
uso del agua, con tecnologías súper avanzadas en el sector agropecuario.
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1.7 METODOLOGIA DE ESTUDIO
La investigación de los aspectos y condiciones geológicas de superficie
pueden ser realizadas, a través de métodos directos e indirectos.
Para la presente, investigación se ha tomado los métodos directos, que son
aquellos que se utilizan, en la extracción de muestras de los materiales
existentes en el suelo, la obtención de muestras de rocas, permite dar la
clasificación de los diferentes tipos, posibilitando la definición de la litología ,
elementos estructurales, líneas de fractura , etc.
Se realizara en las siguientes etapas:
1.8 ETAPA DE GABINETE I
- Recopilación y análisis de información disponible.
- interpretación de imágenes de satélite y fotografías áreas de la zona.
1.9 TRABAJOS DE CAMPO
- Cartografiado geológico del área de estudio y zonas aledañas usando
teodolito electrónico y GPS.
- Muestreo de suelos y rocas en caso de ser necesario.
- Caracterización de macizo rocoso , con cintas milimetradas
- Medición de rumbos y buzamientos de los diferentes estratos, de los
afloramientos.
- Toma de muestras de agua y sedimentos
1.10 TAPA DE GABINETE II
- Dibujo de mapas, planos, secciones geológicas estratigráficas.
- Ordenamiento y procesamiento de la información obtenida en campo y
otras fuentes.
Elaboración de la tesis para optar el titulo profesional de ingeniero geólogo.
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CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1 CLIMA Y VEGETACION.
2.1.1 Aspectos Climatológicos
La información presentada para el presente proyecto de embalse de las aguas
Río Vilcallami, ha sido preparada tomando en cuenta como base los registros
de variables climatológicos del SENAMHI e información proporcionada y
contenida en el estudio definitivo del proyecto del construcción de presa de
tierra Vilcallami.
La vegetación y climatología de áreas naturales, tiene una tendencia a
presentar ciertas modificaciones, con la variación de alguno de sus
componentes del medio fisco, de este modo, para cuantificar los posibles
cambios en el ambiente local por efecto de la fundación una obra de
ingeniería, es importante conocer la línea base de impacto que ejercerá sobre
los diferentes componentes del sistema fundamentalmente sobre los
ecosistemas terrestres como acuáticos existentes en la zona del proyecto,
Con esta finalidad se realizó una evaluación de las condiciones
climatológicas de la zona del proyecto de la presa de tierra Vilcallami con el
fin de monitorear y evaluar los posibles cambios ambientales que pueden
generarse durante la fase de operación de proyecto que se encuentra
ubicado en la cuenca hidrográfica del Río Vilcallami .
La climatología del área del proyecto en estudio, como del ámbito regional, se
caracteriza por presentar dos estaciones bien marcadas:
- Estación seca , de abril a noviembre
- Estación lluviosa de Diciembre a Marzo
La zona del proyecto presenta, una vegetación muy intensa con presencia de
hichu, chilligua, típica de las partes altas de nuestra región
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2.2 DRENAJE
En el análisis de las características fisiográficas de la cuenca del río
Vilcallami, es fundamental analizar el proceso del escurrimiento.
La cuenca de drenaje de una corriente es el área que contribuye al
escurrimiento y que proporciona parte o el flujo total de la corriente principal
y sus tributarios.
Esta definición es compatible con el hecho de que la frontera de una
cuenca de drenaje y su correspondiente cuenca de agua subterránea no
necesariamente tiene la misma proyección horizontal.
La cuenca de una corriente está limitada por su parte alta de aguas, que
es una línea imaginaria que divide a las cuencas adyacentes y distribuye el
escurrimiento originado por la precipitación que en cada sistema de
corrientes fluye hacia el punto de salida de la cuenca.
Para una cuenca pequeña la forma y cantidad de escurrimiento están
infundidas principalmente por las condiciones físicas del suelo, por lo tanto,
el estudio hidrológico debe enfocarse con más atención a la cuenca misma.
Para una cuenca muy grande, el efecto de almacenaje del cauce es muy
importante, por lo cual deberá dársele atención. El escurrimiento del agua
en una cuenca depende de diversos factores, siendo uno de los más
importantes las características fisiográficas de la cuenca.
Entre estas pueden mencionarse principalmente: su área, pendiente,
características del cauce principal, como son longitud y pendiente, elevación
de la cuenca y red de drenaje. Existen diversos criterios para evaluar la
pendiente de una cuenca, dependiendo del uso posterior que se le vaya a
dar al resultado o bien al criterio que lo requiere.
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2.3 MARCO TEORICO CONCEPTUAL
2.3.1 Geología
Es la ciencia de la Tierra que estudia su composición, su estructura. Los
procesos internos y externos que se desarrollan en ella y la historia de su
formación y configuración. La geología hace uso de muchas otras ciencias
dando origen a las divisiones de la geología, como: La geología física,
geoquímica, geología económica, etc.
2.3.2 Geotecnia
Aplicación de principios de ingeniería a la ejecución de obras públicas en
función de las características de los materiales de la corteza terrestre
Es la ciencia que estudia las propiedades físicas de la corteza terrestre ,
análisis granulométrico .
2.3.3 Geomorfología
La palabra geomorfología etimológicamente proviene de:
Geo = Tierra;
Morfos = Forma;
Logos= Estudio;
Siendo entonces la ciencia que estudia e interpreta las características del
relieve terrestre. Ciencia que se ocupa de su génesis y su evolución a través
del tiempo geológico.
2.3.4 Estratigrafía
Es la ciencia que estudia la secuencia o sucesión de las capas o estratos que
se han formado a través del tiempo geológico. El estudio estratigráfico no
puede efectuarse sin la ayuda de la paleontología. Gracias al desarrollo de la
estratigrafía se puede datar ciertas capas o estratos por analogía con otras
capas ya datadas.
2.3.5 Petrología
Es la ciencia que se ocupa de las rocas que están formadas por un conjunto de
minerales y constituyen la mayor parte de la Tierra, trata del modo de
ocurrencia, la composición, la clasificación y el origen de las rocas, así como
sus relaciones con los procesos formadores de yacimientos de rendimiento
económico e historia geológica.
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CAPITULO III
CARACTERIZACION DEL AREA DE INVESTIGACION
3.1 GENERALIDADES.-
Las formaciones geológicas presentes en el área de estudio tienen edades
comprendidas entre el Mioceno inferior y el Cuaternario, siendo las más
antiguas las andesitas del Grupo Tacaza .Durante el Neógeno se produjo
una fase de volcanismo calco –alcalino denominado como Grupo Tacaza.
Durante el Mioceno inferior se produjo una fase volcánica denominada como
Grupo Tacaza correspondiendo nuestra zona de estudio el centro de rocas
andesitas y traquiandesiticas de textura fina con algunas vesículas además,
ocurrieron intrusiones de pequeños cuerpos a manera de stoks de tipo sub
volcánico de composición granodioritica , dacítica y andecítica.
3.2 ESTRATIGRAFIA
3.2.1 Cenozoico
A.- Grupo tacaza, paleogeno-neogeno(PN-ta)
El nombre volcánico Tacaza fue empleado por Jenks (1946), 11itológicamente
se encuentra constituida por una secuencia de andesitas con plagioclasas
porfiríticas, tobas aglomerados volcánicos de color amarillo claro a marrón
rojizo que envuelve clastos de andesitas y a veces bloques ,además se ha
encontrado lavas basálticas con olivinos gradando hacia arriba dentro de una
andesita .
El embalse de la presa de tierra atraviesa esta formación, en la parte superior
con alteraciones muy fuertes producto de meteorización.
Se le asigna una edad del paleógeno-neógeno.
B.- Depósitos aluviales- cuaternario holoceno(Qh-al)
En esta secuencia sedimentaria se integra a los depósitos lagunares
aluviales,coluviales, coluvio-aluviales y fluviales . 11itológicamente se
encuentra compuestos por cantos rodados, gravas ,arenas, limos y arcillas se
pueden observar además presencia de bloques en coluviales.
El embalse de las aguas estará en un 76% en estos depósitos ocupan
mayormente la partes bajas de la región y en estas áreas se ha asentado los
pueblos principales de la región.
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C.- Rocas intrusivas .neogeno(N-dac,and)
Pequeños stoks de andesitas sub volcánicas y de dacita se encuentra en
muchas áreas con el vulcanismo del tacaza y barroso ellos presentan los
conductos de chimeneas volcánicas para las lavas sobre yacientes, las
erosiones generalmente forman pequeños cerros sub circulares de lados
escalonados verticales los que con frecuencia presentan fracturas de
enfriamiento hexagonal complejamente orientados.
3.3 GEOLOGIA LOCAL
Se realizó un estudio detallado a lo largo de la ruta del embalse de las aguas
que se represarán abarcando una área de 500 metros de largo y un ancho de
80 metros, con lo que se pudo confeccionar el plano y además realizar los
cuadros de caracterización del trazo del embalse de presa vilcallami en el
cual se describen las diferentes formaciones litológicas, por donde estará
emplazado el embalse, en la zona la geología local presenta características
mayormente de materiales cuaternarios provenientes de rocas volcánicas como
andesitas, en la parte superior de las laderas esta por afloramientos rocosos de
rocas volcánicas terciarias, también se observa pequeños intrusivos.
El análisis de dichos parámetros se determinó que el embalse de aguas
pluviales estará emplazado mayormente en depósitos inconsolidados del
cuaternario entre un 50% en el Grupo Tacaza 40% entre otras.
3.4 ASPECTOS GEOMORFOLOGICOS
Esta lección comprende una caracterización sistemática del relieve , a un nivel
de reconocimiento , sobre el área de influencia directa del proyecto .
Las condiciones ambientales de las regiones andinas son bastante frágiles
desde el punto de vista de los equilibrios ecológicos , condiciones entre los
cuales el relieve constituye uno de los elementos básicos del medio .En esta
perspectiva, la presente sección se orienta a establecer un marco de base
en el cual se distinguen cartográficamente las diferentes formas del relieve y
acciones morfodinámicas ocurrentes , con el fin de que sirvan como un
soporte para el estudio de los demás componentes ambientales .Sus usos se
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extienden a la prevención de probables efectos negativos de las actividades
de construcción , operación y mantenimiento .
Sin embrago hay que destacar que el estudio de las condiciones
geomorfológicas en la regiones andinas es complicado de realizar, lo que
también ocurre con otras variables ambientales. Las dificultades de acceso,
así como las limitaciones cartográficas existentes, plantea fuertes
restricciones ala ejecución de estudios con mayores niveles de precisión y
confiabilidad.
Los procesos geomórficos son todos aquellos cambios físicos y químicos que
determinan una modificación de la forma superficial de la tierra, un agente
geomórfico o acción es cualquier medio natural capaz de obtener y transportar
materiales de la tierra. Ejemplo de grandes agentes geomórficos son: el agua
corriente, el agua subterránea, los glaciares, el viento, las olas, corrientes,
mareas, tsunamis, etc.
Lámina 1.- Principales unidades geomorfológicas
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3.5 UNIDADES GEOMORFOLOGICAS
3.5.1 Colinas
Son ambientes formados por accidentes del terreno con alturas que van desde
15 a 20 m hasta 250 y300 m entre la cima y base de elevaciones. Las colinas
se han originado debido a fases de incisión de las corrientes fluviales
afectando a la mayor parte del conjunto fisiográfico , que concluyeron por
disecar el terreno hasta formar relieves colinosos, el proceso de disección es
cuaternario y probablemente ha ocurrido en diversas etapas , actuando tanto
sobre las formaciones aluviales cuaternarios como en formaciones
sedimentarías terciarias.
Por otro lado, el criterio de diferenciación de las colinas es bastante relativo
haciéndose necesario distinguir los relieves colinosos pequeños y menos
accidentados de las colinas más elevadas y agrestes.
Las unidades geomorfológicas de colinas diferenciadas son las siguientes:
3.5.2 Colinas altas
Son relieves de altura relativa comprendida entre 80 y 300 m entre la cima y
la base de las elevaciones , la pendiente predominante es de orden 20 a
35 grados (40 a 50% aproximadamente).
Estos relieves se han formado por la intensa disección ocurrida en el
cuaternario antiguo, Afectando a rocas sedimentarías de areniscas, limonitas
y arcillitas de las capas rojas terciarias.
3.5.3 Colinas bajas
Son relieves de altura relativa comprendida entre 20 y80 entre la cima y la
base de las elevaciones. la pendiente predominante es de orden de 15 a 25
grados (30ª 50% aproximadamente).
Estos relieves se han formado por la disección ocurrida en el cuaternario
afectando a rocas sedimentarias de areniscas, limonitas y arcillitas de la
capas rojas inferiores
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Lámina 2.- Colinas bajas y planicies de materiales cuaternarios
3.5.4 Planicies
Son terrenos planos de origen fluvial , con pequeños accidentes topográficos
locales y pendiente predominantemente comprendida entre 0.1 y 7% ocurren
varios niveles de terrazas ocupando principalmente la depresión geológica su
origen corresponde a fases de aluvionamiento recientes y subrecientes por
parte de las principales corrientes fluviales, que en su descenso de las
montañas convergen en la depresión. Las planicies están constituidas por
depósitos de gravas, arena .limo y arcillas que se han depositado en forma
correlativa alas condiciones paleogeografiítas habidas durante el cuaternario.
Se supone por ejemplo. que en las fases frías de las glaciaciones altas
andinas la cubierta vegetal no abría sido tan desarrollado como hoy en
día .En consecuencia , la erosión de las vertientes habría sido sensiblemente
mayor, lo que a su vez habría provocado gruesos y amplios emplazamientos
aluvionicos por parte de las corrientes hídricas poco caudalosos en relación
con los cuantiosos volúmenes de materiales que deberían acarrear .
Pero las fases de aluvionamiento, se han sucedido fases de incisión fluvial
donde las corrientes de los ríos habrían ganado caudales
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3.5 ASPECTOS GEOTECNICOS.
3.5.1 Origen y Formación de los suelos
Las rocas de la corteza terrestre, se encuentran intactas, cuando están a una
profundidad y fracturadas cuando están confinados a la superficie.
El plano que ocupa estas dos condiciones esta siempre sufriendo alteraciones
en la presión, debido al intemperismo físico-químico a las que las rocas están
sujetas.
Los procesos del intemperismo generan fragmentos o sedimentos que pueden
ser o no transportadas por agentes de la naturaleza o depositados en locales
extraños a los de su origen. Estos sedimentos transportados, formaran un
suelo que a lo largo del tiempo podrán tener sus características iniciales
alteradas transformándose por lo tanto en otro suelo.
3.6 DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS
3.6.1 Tipos de suelo
Para estudiar un material complejo como el suelo (con diferente tamaño de
partículas y composición química) es necesario seguir una metodología con
definiciones y sistemas de evaluación de propiedades, de forma que se
constituya un lenguaje fácilmente comprensible por los técnicos de
diferentes especialidades y países. Así, se han clasificado los suelos en
cuatro grandes grupos en función de su granulometría (Normas D.I.N.,
A.S.T.M, A.E.N.O.R, etc.):
Gravas, con tamaño de grano entre unos 8 -10 cm y 2 mm; existen en
la zona de embalse de la presa de tierra , en un porcentaje entre 20%
a 40%, como material cuaternario, se caracterizan porque los granos
son observables directamente a un reconocimiento visual y táctil , tal
como se muestra en la figura Nª 01. No retienen el agua, por la
inactividad de su superficie y los grandes huecos existentes entre
partículas.
Arenas, con partículas comprendidas entre 2 y 0,060 mm, en la zona
del embalse de las aguas, predominan como material cuaternario en
un porcentaje de 20% a 30% todavía son observables a simple vista.
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Cuando se mezclan con el agua no se forman agregados continuos,
sino que se separan de ella con facilidad.
Limos, con partículas comprendidas entre 0,060 y 0,002 mm en la
zona del estudio , específicamente donde se embalsara las aguas
pluviales del río Vilcallami ,predominan a un reconocimiento visual y
táctil en un porcentaje de 40% a 50% (algunas normativas indican que
este último valor debe de ser 0,005 mm, pero no hay apenas
consecuencias prácticas entre ambas distinciones). Retienen el agua
mejor que los tamaños superiores. Si se forma una pasta, agua-limo y
se coloca sobre la mano, al golpear con la mano se ve cómo el agua
se exuda con facilidad.
Arcillas, formadas por partículas con tamaños inferiores a los limos (0,002
mm), en la zona de estudio estos partículas muy finos, predominan en un
porcentaje Se trata ya de partículas tamaño muy pequeñas y se necesita que
haya habido transformaciones químicas para llegar a estos tamaños. Están
formadas, principalmente, por minerales silicatados, constituidos por cadenas
de elementos tetraédricos y octaédricos (el ión silicio se encuentra en el centro
de cada una de estas estructuras regulares), unidas por enlaces covalentes
débiles, pudiendo entrar las moléculas de agua entre las cadenas produciendo,
a veces, aumentos de volumen (recuperables cuando el agua se evapora).
Lámina 3.- Vista de una capa de material cuaternario, gravas arenosas
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3.6.2 Distribución granulométrica
Para conocer la proporción de cada material que tiene un suelo se realizan
análisis granulométricos, utilizando la vía seca para partículas de tamaños
superiores a 0,075 mm, y la granulometría por sedimentación mediante el
hidrómetro (vía húmeda) para tamaños iguales o inferiores a 0,075 mm. Los
primeros se llevan a cabo tomando una muestra representativa del suelo,
secándola y disgregando en seco el conjunto de partículas.
A esta muestra se la hace pasar por un conjunto de tamices (cuyos tamaños
suelen ir disminuyendo en progresión geométrica de razón 2) agitando el
conjunto. Después se pesa lo retenido en cada tamiz, con lo que, conocido
el peso inicial de la muestra, se determina el porcentaje de material, que
pasa por un tamiz de diámetro menor que el anterior.
CUADRO N° 02
CURVAS GRANULOMETRICAS, PARA LA IDENTIFICACIÓN DE SUELOS
FUENTE: MECANICA DE SUELOS BERRY (1993)
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3.7.1 Introducción
Los depósitos sedimentarios se forman por la acción de los procesos
geomorfológicos y climáticos, destacando el medio de transporte y la
meteorización. Los distintos medios de sedimentación originan una serie
de depósitos cuyas características geotécnicas están relacionadas con las
condiciones de formación de estos sedimentos. Así, la clasificación de los
materiales, granulometría, forma y tamaño, dependen del medio de
transporte. Conociendo los factores geomorfológicos y climáticos, es
posible prever la disposición y geometría del depósito, propiedades físicas
y otros aspectos de interés en ingeniería geológica. Con estos objetivos
se describen los siguientes tipos de depósitos, de la zona de estudio,
construcción de presa, específicamente en el embalse de las aguas, en
función de sus relaciones geológico-geotécnicas más características:
Depósitos coluviales.
Depósitos aluviales.
3.7.2 Depósitos Coluviales
Son materiales transportados por gravedad, la acción del hielo-deshielo y,
principalmente, por el agua. Su origen es local, producto de la alteración
in situ de las rocas y posterior transporte como derrubios de ladera o
depósitos de solifluxión. Frecuentemente están asociados a masas
inestables. Su composición depende de la roca de la que proceden,
estando formados por fragmentos angulares y heterométricos,
generalmente de tamaño grueso, englobados en una matriz limo arcillosa.
Su espesor suele ser escaso, aunque puede ser muy variable. Estos
depósitos se encuentran ubicados en las laderas, donde será el
emplazamiento de la presa de tierra.
Tienen una gran importancia geotécnica cuando se trata de masas
inestables. La resistencia de estos materiales es baja, sobre todo en la
zona de contacto con el sustrato rocoso, y cuando se desarrollan altas
presiones intersticiales como consecuencia de lluvias Intensas. La
19
identificación de estos materiales es fundamental en cualquier estudio
geológico-geotécnico,. y por tanto constituye una prioridad en las
investigaciones in situ. Su presencia, a priori, puede suponer un problema
geotécnico. En la figura correspondiente se observa las estratos de estos
depósitos muy claramente.
3.7.3 Depósitos Aluviales
Son materiales transportados y depositados por el agua. Su tamaño varía
desde la arcilla hasta las gravas gruesas, cantos y bloques. Las facies
más gruesas presentan bordes redondeados. Se distribuyen en forma
estratiforme, con cierta clasificación, variando mucho su densidad. Están
muy desarrollados en los climas templados, ocupando cauces y valles
fluviales, llanuras y abanicos aluviales, terrazas y paleocauces.
Son suelos muy anisotrópicos en su distribución, con propiedades
geotécnicas altamente variables, estrechamente relacionadas con la
granulometría. Su continuidad es irregular, pudiendo tener altos
contenidos en materia orgánica en determinados medios. La
permeabilidad depende de la granulometría. Generalmente presentan un
nivel freático alto. La investigación geotécnica precisa de un elevado
numero de reconocimientos dada su heterogeneidad y materiales para la
construcción, sobre todo como áridos. Estos depósitos se encuentran en
las partes bajas, es decir en el cauce del río Vilcallami tal como se
muestra en la figura.
3.8 CARACTERIZACION DE MACIZOS ROCOSOS
3.8.1 Parámetros de clasificación
Conforme se ha visto en el campo, los afloramientos, en la zona de
embalse o donde se emplazara la presa, las propiedades y características
de los materiales rocosos, así como las masas rocosas, precisan ser
cuantificados para su aplicación en las características de los macizos.
En este parte del estudio, serán discutidos los parámetros que permiten
estas cuantificaciones. Para determinar las características geomecánicas,
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la estabilidad de taludes de los macizos rocosos, serán precisamente
más detallados.
3.8.2 Investigaciones Preliminares
Ciertamente algunos datos de campo pueden ser aún hacerse necesarios
y deberán ser debidamente levantados como un número mínimo de
puntos de sondaje. Mapeo de afloramientos y verificación de las formas
estructurales que se pueda determinar en un trabajo de campo expedido.
Al obtener estos elementos y verificada la variabilidad económica de
ejecución existirá la necesidad de un detallamiento, de los parámetros de
caracterización.
En otro enfoque, la caracterización del macizo puede eventualmente ser
decidida con los trabajos en ejecución. Sin embargo, no es un buen
procedimiento, para determinar, las características litológicas del macizo
puede incurrir en problemas de estabilidad, en función de su trazado, por
no haber considerado el padrón de las discontinuidades, y los estados de
tensión presentes en el macizo. En consecuencia, los problemas serán
mayores y de solución más cara, que los parámetros hubieran sido
considerados anteriormente.
Pero, de cualquier modo, los estudios de caracterización podrán
identificar tales problemas en tiempo de prevenirlos, de tal forma que la
solución a ser empleada todavía sea prevista con alguna anticipación.
Las mismas consideraciones se aplican para un proyecto como esta
teniéndose presente aquello que es especifico de su naturaleza.
Concluyendo, la caracterización debe ser hecha antes de definición del
trazado y eventualmente (o casi siempre), ajustada durante la ejecución
de la obra. Los parámetros serán combinados, para su aplicación, en
función del particular modelo a ser adoptado para la caracterización. Así
serán descritos individualmente, independientes del uso que será hecho
posteriormente.
21
3.8.3 Parámetros de Caracterización
Parámetros Geológicos
a. Tipos litológicos
b. Modelos estructurales del Macizo
c. Parámetros asociados a las Discontinuidades de los macizos
d. Condiciones y presencia de agua subterránea
e. RQD – Rock Quality Designation
Rocas Ígneas
Plutónicas
Volcánicas o Eruptivas
Los varios tipos litológicos de los macizos rocosos, la caracterización del
macizo es ponderada en función del particular método de caracterización
utilizado. Algunos métodos no consideran el tipo litológico y sí sus propiedades
o características asociadas solamente.
3.8.4 Modelos estructurales de los macizos
Los modelos estructurales del macizo están ampliamente descritos en geología
estructural y; las varias clasificaciones que los utilizan, explicita o
implícitamente, les atribuyen ponderaciones o les asocian datos de proyectos
particulares en cada caso.
3.8.5 Parámetros asociados a las discontinuidades de los macizos
3.8.5.1 Orientación de las discontinuidades
El control de las discontinuidades es definida geométricamente por 330, 25.
Como ya fue visto, la proyección estereográfica es una poderosa
herramienta para determinación de las principales familias de juntas, así
como sus orientaciones y buzamientos. Se hizo a través de programas de
computadora utilizando el paquete de DIPS para Windows que realizan
todas estas determinaciones, proporcionando los principales sistemas de
juntas y hasta identificando bloques potencialmente inestables en una
excavación.
22
Figura 2.-PROYECCIÓN POLAR
3.8.5.2 Obtención de datos de orientación y buzamiento
Su levantamiento, como fue citado, es hecho con el uso de brújulas
especiales para geotecnia (Clarck).
Lámina 4.-Se observa en esta figura, las orientaciones como rumbo y
buzamiento claramente.
23
3.8.5.4 Espaciamiento
El espaciamiento de los sistemas de juntas o discontinuidades es muy
importante en la definición de la calidad de la roca; es así que se ha
realizado los trabajos, en el campo con wincha, en que el espaciamiento
define la roca en cuanto a su estado de fracturamiento.
Es entendido como la distancia perpendicular a la dirección de las juntas.
El espaciamiento define:
Tamaños de bloques en roca fracturada.
Influye en la forma de ruptura del macizo.
Tiene fuerte influencia en la permeabilidad del macizo y en las
características de infiltración de agua.
3.8.5.5 Obtención de datos de Espaciamiento
Utilizándose la brújula y el clinómetro, además una wincha en milímetros
con tres metros del longitud como mínimo, En el de campo determino el
espaciamiento entre discontinuidades visibles en una fase expuesta de la
roca, La medida debe ser entendiéndose la cinta de forma que intercepte
las discontinuidades en ángulo recto. Si no deberá ser hecha la corrección.
La fase muestreada tendrá un mínimo de diez veces el espaciamiento
medio estimado y las distancias deben ser leídas con precisión de 5%. Con
el uso de la brújula será determinado el ángulo entre la cinta y las trazas
de los sistemas de juntas en la fase.
El espaciamiento modelo será calculado por la ecuación:
Donde: Dm. Es la distancia (modal) más observada.
24
Cuadro N° 03
Espaciamiento Medio de las Discontinuidades
Clase RSR RMR
1. Muy fracturada
2. Fracturada
3. Moderadamente
fracturada
4. Moderadamente en
bloques
5. En bloques y maciza
6. Maciza.
2”(51mm)
2”-6”(51-152mm)
6”-12”(152-305mm)
1’-2’(305-610mm)
2’-4’(0.6-1.2m)
4’(1.2m)
60 mm
60-200 mm
200 mm
600 mm
0.6-2 m
2m
RSR – Rock Structure Rating (Wickham. Tiedemann, Skinner)
RMR – Rock Mass Rating (Bieniawski)
Cuadro N° 04.
Medidas del espaciamiento de juntas en afloramientos de roca.
Descripción Espaciamiento
Extremadamente cerrado
Muy cerrado
Cerrado
Moderadamente espaciado
Espaciado
Muy espaciado
Extremamente espaciado
20 mm
20-60 mm
60-200 mm
200-600 mm
600-2000 mm
2000-6000 mm
6000 mm
3.9 CARACTERIZACION LITOLÓGICA
La identificación del tipo litológico ,es importante principalmente en las
fases iniciales de un proyecto , en virtud de la información implícita que
puede ofrecer ; una clasificación de rocas para aplicación en ingeniería
25
debe ser basada en las clasificaciones petrográficas utilizadas en la
geología pero mas simple y objetiva .
3.10 CARATERIZACION DE LAS DISCONTINUIDADES
En los macizos rocosos es común la ocurrencia de números tipos de
superficie de discontinuidades, donde pueden ocurrir variaciones bruscas
en las propiedades físicas de los macizos.
Estas superficies se distinguen no solo por su origen y evolución ,si no
también por su dimensiones, localización, propiedades mecánicas
frecuentes,etc.
3.10.1 Persistencia
Es básicamente la extensión con que una discontinuidad se manifiesta. Será
caracteriza por el trazo de la discontinuidades en un plano que la intercepta, y
cuando es obtenida en tres direcciones definirá el área de la discontinuidad.
La persistencia puede ser una característica de las familias de juntas, teniendo
una familia mayor persistencia que otra. Su conocimiento, asociado a las otras
características de los sistemas de discontinuidades puede ser determinante en
problemas de estabilidad en roca. Imagínese por ejemplo, el caso de planos
de discontinuidades de gran área, (persistentes) buzando desfavorablemente
en grandes taludes de , debajo de una represa de tierra .
3.10.2 Rugosidad
Generalmente la rugosidad de las paredes de una discontinuidad puede ser
caracterizada por un denteamiento (Ondulaciones de larga escala que están
intertrabadas y en contacto), causan dilataciones durante los deslizamientos
por cizallamiento, desde que sean tan grandes que puedan ser cizalladas
(ruptura de los dientes) y por una “aspereza” (Rugosidad de pequeña escala)
que tiende a ser eliminada durante los deslizamientos por cizallamiento; o al
contrario, si las paredes de las discontinuidades fueran de alta resistencia y/o
los niveles de tensiones fueran bajos, podría también ocurrir dilatación en esas
formas de pequeña escala.
La rugosidad de las paredes de las discontinuidades es potencialmente un
componente importante de su resistencia al cizallamiento, especialmente en el
26
caso, de formas sin deslizamientos y entre trabadas, por ejemplo en juntas no
rellenadas. La importancia de la rugosidad disminuye con la abertura o con la
espesura de un relleno presente. Disminuirá también con el grado de aumento
de algún dislocamiento ocurrido anteriormente.
3.10.3 Abertura
Es la distancia perpendicular que separa las paredes adyacentes de una
discontinuidad abierta, en la cual el espacio intermedio contiene aire o agua.
La abertura es también definida a partir de la anchura de una discontinuidad
cerrada.
Grandes aberturas pueden ser resultantes de desplazamientos por
cizallamiento de discontinuidades que tengan apreciable rugosidad de gran
escala, de tensiones de tracción y de dislocaciones.
La influencia de las aberturas será más sensiblemente verificada en la
permeabilidad de los macizos.
3.10.4 Infiltración de agua
Es resultante básicamente de la porosidad secundaria de los macizos, esto es
del flujo de agua que percola a través de las discontinuidades. En el caso de
ciertas rocas sedimentarias la porosidad primario puede ser bastante
significativa toda vez que una proporción considerable de infiltración total se
dará a través de los poros.
El grado de infiltración dependerá groseramente del gradiente hidráulico y de la
principal dirección de permeabilidad, siendo función primeramente del flujo
laminar del agua (altas velocidades a través de discontinuidades resultaran en
disipaciones crecientes debido a la turbulencia).
La previsión de los niveles de agua subterránea, Caminos de percolación y
presiones del agua aproximadas, pueden muchas veces prevenir problemas de
estabilidad de construcción.
3.10.5 Número de Familias
27
Tanto el comportamiento mecánico como la apariencia del macizo rocoso serán
determinados por el número de familias que se interceptan unas a las otras. El
comportamiento del macizo será particularmente afectado cuando el número de
familias determina tal extensión, que el macizo rocoso pueda deformarse sin
comprometer con la ruptura de la roca intacta. En el caso de la estabilidad de
túneles, tres o más sistemas generalmente constituirán una estructura
tridimensional de bloques teniendo considerablemente más grados de libertad
para la deformación que un macizo con menos de tres sistemas.
3.11 ASPECTOS HIDROLOGICOS
3.11.1 Precipitación.
Para saber, el volumen que embalsara, las aguas pluviales, la presa del río
Vilcallami, es muy necesario tener lo datos estadísticos de las precipitaciones
pluviales de la región, controladas por SENAMHI.
El régimen anual de lluvias en el ámbito local de proyecto como regional es
relativamente variable, según la clasificación de Thornthwaite es de tipo
climático B(o,i,p) C , lluvioso y frío, con periodos extremadamente secos
durante el invierno, otoño y primavera. En cuanto a la distribución espacial de
precipitaciones, esta supeditada a factores como: circulación regional de
masas de aire, efecto termo regulador del lago Titicaca, aspectos orográficos,
ubicación geográfica, etc. Sin embargo la presencia de nubosidad y apocas
de alta pluviosidad esta relacionado ala estación de verano con elevación de
temperatura y humedad.
3.11.2 Estaciones metereorológicas de referencia
La evaluación climatológica y meteorológica se determino a partir de
registros de información histórica de dos estaciones meteorológicas de
SENAMHI: Ilave, Juli, Chilligua, de un periodo de observación de 41 años
(1964-2005).En el cuadro Nª 07 se observa las estaciones meteorológicas muy
próximas a la construcción de presa de tierra Vilcallami.
3.11.3 Parámetros climáticos considerados
28
Se analizo datos medios mensuales y anuales de las principales variables
climáticas.
3.11.3.1 Sumario de parámetros climáticos locales
Estación meteorológica Juli- periodo 1964-2005
3.11.4 Datos de precipitación de tres estaciones meteorológicas
CUADRO N° 05
Est.
Meteor.Chilligua Ilave Juli
SET. 19 36 33
OCT. 27 35 42
NOV. 43 58 70
DIC. 90 88 112
ENE. 159 456 182
FEB 126 137 169
MAR. 102 109 142
ABR. 28 46 55
MAY. 8 11 15
JUN. 3 7 6
JUL. 3 4 4
AGO. 9 14 14
ANUAL 617 701 845
Fuente SENAMHI 1996-Periodo. 1964-2005. (mm)
3.11.5 Temperatura
El área de Vilcallami esta a una altitud de 3950 m snm (cota de referencia)
presenta un tipo climático frígido. La temperatura mínima presenta una
marcada variación según estaciones, durante el invierno desciende hasta a
-3,9 grados y en verano, se mantiene con valores de 4 grados, la variación
térmica entre la máxima y la mínima para los meses de Julio es de 17 grados
.
3.11.6 Cálculo de evapotranspiración
29
Con la finalidad de evaluar las perdidas de agua por avapotranspiracion en
ciclo hidrológico anual y su influencia en el balance hídrico, se cuantifico a
partir de los datos evaporÍmetro de la estación meteorológica de Juli e Ilave
m el conocimiento de este componente, asociado con el aporte proveniente
de precipitaciones permite conocer las disponibilidad hídrica para la zona de
Vilcallami, además constituye un parámetro importante en el estudio de la
economía de agua en represas expuestos a evaporación natural, siendo un
elemento de gran influencia en el ecológico de una determinada zona . En
consecuencia la evapotranspiracion tiene una aplicaron importante en el
balance hídrico de cuencas en términos de evapotranspiracion potencial,
este parámetro, significa la máxima evapotranspiracion posible que puede
ocurrir en condiciones favorables, cuando el suelo esta dotado de agua y
cubierto por una vegetación densa y uniforme de poca altura. El cálculo de
evapotranspiracion potencial para la zona de Vilcallami fue cuantificado a
partir de registros de tanques de evaporación tipo “A” ,para la cual se aplico
la siguiente expresión.
ETP= Evapotranspiracion potencial diaria (mm/dia)
Q = factor de correlación de tanque
Et = evaporación medida en el tanque (mm/dia)
El factor de correlación (q) para el tanque clase “A” , depende de valores
medios diarios de humedad relativa del aire , velocidad del viento en km/día.
CUADRO N° 06
DATOS DE AVAPORIMETROS DE LAS ESTACIONES METEOROLOGICAS DE
JULI E ILAVE
Tanque de evaporación TIPO “A” en mm/dia)
Est.
Met.
SET. OCT. NOV DIC. ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL AGO.
ILAVE 147,5 174,1 142,7 161,3 140,5 121,0 126,4 121,7 118,5 107,1 112,8 133,5
JULI 176,5 208,5 207,0 192,6 162,3 147,8 142,1 128,9 138,0 147,5 164.7 162,8
Fuente: SENAMHI
30
CUADRO N° 07
CALCULO DE EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL APARTIR DE DATOS
DE EVAPORIMETRO DE TANQUE”A”
SET. OCT. NOV. DIC ENE. FEB MAR. ABR. MAY JUN JUL. AGO.
ET. Tanque “A” 147,5 174,1 142,7 161,3 140,5 121,5 126,4 121,7 118,2 107,1 112,8 133,5
q 0,7 0,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7
ETPmmm/mes 103,25 121,87 121,94 112,93 98,35 84,7 88,48 85,19 82,74 74,97 78,96 93,45
ET : Evapotranspiracion tanque “A” “q”: Factor de ajuste tanque “A”
CUADRO N° 08
SUMARIO DE ETP CALCULADOS POR DIFERENTES MEDOTODOS
Met.Aplicados SET. OCT. NOV. DIC ENE. FEB MAR. ABR. MAY JUN JUL. AGO.
Evap.T. “A” 147,5 174,1 142,7 161,3 140,5 121,5 126,4 121,7 118,2 107,1 112,8 133,5
Func.T. “A”mm 103,3 123,9 121,9 112,9 98,35 84,7 88,48 85,19 82,74 74,97 78,96 93,45
Tham W 103,25 121,87 121,94 112,93 98,35 84,7 88,48 85,19 82,74 74,97 78,96 93,45
Total por año: Evap. Tanque “A” 1638,3
3.11.7 Análisis de datos de evapotranspiración potencial (ETP)
Según los métodos aplicados , la amplitud de variación de ETP , presenta
valores máximos en los meses de septiembre a Enero y los valores mínimos
en los meses de Junio a Julio correspondiente al época seca.
3.11.8 Balance hídrico
Con propósito de comprender el efecto de embalse, de las aguas del río
Vilcallami sobre el caudal ecológico de la cuenca del río Vilcallami, se realizó
el balance hídrico, para la zona de proyecto, cuantificando sobre los elementos
de precipitación y evapotranspiracion potencial ETP, observándose que en el
periodo de Enero a Abril se producen los mayores excedentes de agua de
escorrentías, los cuales se pierden sin obtener beneficio alguno para la
economiza de las poblaciones asentadas en la zona de Juli, especialmente en
centro poblado de Molino, mas provocan inundaciones y desastres en las
zonas bajas, es importante destacar que durante la temporada de precipitación
los acuíferos locales y regionales reciben las mayores recargas, el excedente
31
de agua de periodo de referencia, es materia de aprovechamiento y
almacenamiento para ser regulado durante la temporada de estiaje de mayo
a noviembre por medio de la construcción de presa de tierra Vilcallami . En
los meses siguientes de Mayo a Agosto la evapotranspiracion real es superior
a la precipitación. Durante este periodo las reservas almacenadas son
utilizadas para mantener el equilibrio ecológica del medio, en tanto que las
caudales máximos de periodos de precipitación desminuyen hasta alcanzar el
caudal mínimo de base, de Septiembre a Noviembre se caracteriza una época
de déficit de agua en todo el altiplano o periodo de seca, imposibilitando el
desarrollo de cualquier tipo de flora nativa en la zona. Las pocas
precipitaciones aisladas que tienden a presentarse en este periodo, no
restituyen las perdidas, de este modo la construcción de presa de tierra
Vilcallami, por sus características técnicas constituye un proyecto de
regulación de los recursos hídricos de la cuenca del río Vilcallami, como
también tendrá un impacto positivo sobre los ecosistemas locales, contribuirá
en la dimensión de los riesgos por inundación de las zonas bajas del río
Vilcallami y mejorara las condiciones de recarga de sistemas de acuíferos
locales.
CUADRO N° 09
BALANCE HIDRICO PARA LA ZONA DE PRESA DE TIERRA VILCALLAMI
METODO DE THORNTHWAITE
X SET OCT. NOV. DIC ENE FEB. MAR ABR. MAY JUN JUL AGO
ETP (MM) 42,66 52,94 57,81 61,15 59,87 51,83 55,03 48,49 37,5 28,03 25,36 34,69
P(mm) 36,2 34,77 58,36 87,53 256,8 137,39 108,79 45,9 10,6 7,24 4,29 13,99
P-
ETP(MM)
-6,46 -18,17 0,55 26,38 96,93 85,56 53,76 -2,59 -26,9 -20,79 -21,07 -20,7
Ar.(mm) 0 0 0,55 26,93 100,O 100,0 100,0 97,41 70,51 49,72 28,65 7,9
Exed.(mm) 0 0 0 0 23,86 85,56 53,76 0 0 0 0 0
Déficit(mm) 6,46 18,17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Esc.(mm) 0 0 0 0 11,93 48,75 51,26 25,63 12,82 6,41 3,2 1,6
C.M.U- -0,15 -0,34 0,01 0,43 1,61 1,65 0,97 -0,05 -0,72 -0,74 -0,83 -0,6
Fuente: Estudio 2006
32
ETP : Evapotranspiracion potencial.
P : Precipitación.
P-ETP : Variación de reserva.
Ar : capa de almacenamiento.
ETR : Evapotranspiracion.
C.M.U. : Coeficiente mensual de humedad.
3.12 ASPECTOS HIDROGEOLOGICOS.
Con la finalidad de tener conocimiento sobre el comportamiento de aguas
subterráneas, en la zona de influencia del embalse, se caracterizó tendencias
de flujo, como aspectos hidrodinámicos predominantes en las condiciones
naturales sin proyecto relacionando con las formaciones geológicas que
afloran en la zona del proyecto, afín de que la información obtenida preemita
establecer una línea base de monitoreo de circulación de las aguas
subterráneas durante etapa de operación de la presa de tierra Vilcallami.
3.12.1 Recarga de aguas subterráneas.
El régimen de recarga de las aguas subterráneas en la subcuenca de aguas
del río Vilcallami es de carácter estacional supeditado a época de
precipitación marcadamente lluvioso y favorecidas por la calidad de textura
de los materiales existentes en este medio donde serán el embalse del a
presa ,así mismo las condiciones morfológicas facilitan la infiltración de
mayor cantidad de agua por la menor velocidad de escorrentía después de
una tormenta típica del altiplano. Regionalmente el flujo de las aguas
subterráneas es controlado, por aspectos morfoestructurales y
litoestratigráficas, las cuales han determinado dos medios de circulación, en la
parte superficial se presenta sedimentos no consolidados, es decir el material
cuaternario, compuesto por gravas, arenas, limos y arcillas (cuaternario-
aluvial) de un espesor no mayor de 15 metros .
33
CAPITULO IV
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
4.1 DISEÑO DE PRESA DE TIERRA
El sitio de emplazamiento del embalse de las aguas pluviales del río
Vilcallami , será el correspondiente diseño de presa ( compactado con rodillo,
será retirado los materiales orgánicos y materiales permeables como grava,
arena y limos para luego ser reemplazado con materiales impermeables como
en este caso las arcillas, en las taludes de embalse, el eje del aliviadero
prácticamente, coincide con el río y aproximadamente perpendicular a las
curvas en el ámbito de la laderas del cauce del río, posibilitando que el santo
de descarga del aliviadero que significa un caudal de gran magnitud, se
acondicione y encauce mejor en lecho del río.
El resultado y el análisis de los materiales, como por ejemplo, de la
caracterización de los macizos rocosos oran en el mismo embalse, tiene un
RQR mayores de 60, el factor de seguridad para las taludes de afloramientos
rocosos, que estará por debajo del paredes del embalse, tiene un factor de
seguridad de 6,8. , los materiales coluviales y aluviales son materiales
permeables por ser grava y arenas en su gran porcentaje.
4.2 ALTURA Y LONGITUD DE CORONACION DE LA PRESA
Habiéndose determinado el volumen de almacenamiento del embalse de las
aguas pluviales, que es de 2 200,000.00, m3 de la curva “área volumen “se
tiene que la cota del nivel de aguas máximas normales (NAMO) es 4150.23
msnm.
El tránsito de la avenida de diseño 10,000 años produce una laminación de
2,60m para un ancho o longitud de aliviadero de 70m. en consecuencia , el
nivel de aguas máximas extraordinarias (NAME) es de 4154,60 msnm. El
cálculo del bordo del libre o distancia vertical entre la coronación y el nivel de
aguas máximas extraordinarias , es decir el nivel del embalse cuando el
vertedor trabaja a su máxima capacidad da como resultado 1,50m es decir ,
34
el nivel de coronación es la cota 4156,10 msnm y si la cimentación esta en la
cota 4126.00 msnm entonces la altura de la presa es 30.10m.
Resumiendo se tiene las siguientes valores:
Nivel de aguas mínimo (NAMI) 4151.00 msnm,
Nivel de aguas máximo ordinario (NAMO) 4150.23 msnm.
Nivel de aguas máximo extraordinario (NAME) 4154,60 msnm
Bordo libre 1,60
Elevación de la coronación 4156,00 msnm
Elevación del cauce del río 4130.00m msnm
Altura de presa 30.10
Volumen útil del embalse 1 460,000.00m3
Volumen muerto (sedimentos) 733,333.00 m3
Volumen total del embalse 2 200,000.00m3
Longitud de coronación 140,10m
4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE PRESA
El diseño de una presa, en este caso de gravedad de tierra consiste en
verificar una doble función, ser estable y ser resistente, ambas en función de
las distintas solicitaciones a que se halla sometida, siendo las principales el
empuje del agua, el peso propio, la subpresión y el efecto de los sismos.
Embalse vacío con actuación única del peso propio. Embalse lleno con
actuación simultanea de peso propio, empuje hidrostático y subpresión.
CUADRO N° 10
FACTORES DE SEGURIDAD:
CONDICION SIN EFECTO SISMICO
A=0,0g
Volteo deslizamiento
CON EFECTO SISMICO
A=0,2g
Volteo deslizamiento
EMBALSE VACIO
EMBALSE LLENO
6,4
2,5
13,5
3,2
3,4
1,4
2,5
1,5
Fuente: Elaboración propia
35
Normalmente se considera que tratándose del coeficiente de seguridad al
deslizamiento , se aceptan valores de 1,5 y 1,2 para cargas normales y
accidentales respectivamente y para el vuelco , que la resultante caiga del
tercio central de la base de apoyo como ya sea expresado , los resultados
obtenidos están dentro de estas requerimientos , por consiguiente se opta por :
Parámetro de aguas arriba : S=0,2
Parámetro aguas abajo : S= 0,9
4.4 DISEÑO DE ALIVIADERO
El aliviadero tiene las mismas características que la sección de la presa , el
perfil es un típico Creager-Scimeni:
X(m) Y(m)
0 0
0,25 0,021
0,50 0,077
1,0 0,277
1,50 0,587
2,00 1,00
2,48 1,489
4.5 IDENTIFICACIÓN DEL SITIO DE PRESA
Asumiendo que se conoce el tipo de aprovechamiento que se requiere
determinar el sitio mas adecuado para la ubicación del a presa, esta debe estar
localizada en un lugar que presente una garganta o estreches en el cause del
rió y que edemas tenga el vaso adecuado como para almacenar la cantidad de
agua deseada, se debe de considerar el área que esta inundada, en el caso
que afecte a terceros, vías de comunicación (accesibilidad), distancia al sitio de
aprovechamiento.
36
La ubicación preliminar se debe hacer en una Carta Geográfica, teniendo
necesariamente que hacerse un rendimiento en el campote la garganta y del
vaso seleccionado.
4.6 MEDIDAS DE TRATAMIENTO Y CONTROL
Se indica algunas alternativas para la ejecución de obras de ingeniera que
servirán para la reducción de los efectos de los peligros geológicos, los
mismos que se describen a continuación.
4.7 CONTROL DE EROSIÓN DE LADERAS
Para el control de erosión de laderas principalmente en ambas márgenes de
las quebradas, se debe tener en cuenta las siguientes obras de ingeniería.
Las construcciones de canales de infiltración, o zanjas de coronación de 40
centímetros de ancho y debe construirse paralelo a nivel de pendiente, el cual
servirá para:
Disminuir la fuerza del agua de lluvia que corre por las laderas .
Disminuir la erosión de las laderas, además mejorara el crecimiento
de los pastos naturales existentes en la zona.
La distancia entre canal y canal depende dela pendiente del terreno es
menor , distancia que puede ser mayor, pero se recomienda una
distancia mínima de 5 metros entre canales .
Los comuneros deben cambiar periódicamente el ganado de un lugar
a otro para evitar el sobre pastoreo y desgaste del terreno y su
posterior erosiona, en los posible evitar el deshierbo de plantas nativas
existentes, es decir no eliminar la protección natural del suelo .
Reforestar con plantas como árboles, que se arrastren y reproduzcan
rápidamente, para que se forme una barrera que fortalezca el suelo.
En conclusión la vegetación es muy importante, para controlar la
erosión, cuando estos son susceptibles a la erosión; la existencia de
una cubierta vegetal tiene dos ventajas.
37
Incrementa la capacidad de almacenamiento de agua del suelo su tasa
de infiltración, produciéndose una reducción del volumen y velocidad
de la escorrentía reduciéndose la intensidad de los procesos erosivos.
Aumenta la resistencia y la estabilidad del suelo en el que se
desarrolla y protege la superficie ante la acción antro pica del hombre
cuando transita por las laderas.
4.8 TRATAMIENTO Y CONTROL DE DESLIZAMIENTOS
Debido al gran volumen de material deslizado y la alta pendiente se debe
implantar técnicas como:
4.9 MONITOREO EN EL DESPLAZAMIENTO.
Esta actividad puede llevarse acabo instalando puntos de control sobre el
deslizamiento, midiéndole el desplazamiento relativo en función del espacio y
el tiempo.
Para este monitoreo debe utilizarse de GPS diferencial, para ello se requiere
ubicar con bastante precisión la posición de puntos conocidos en el terreno.
El GPS permite monitorear frecuentemente la posición de los puntos en el
terreno y de este modo determinar si se desplazan a que velocidad lo hacen.
Monitoreo de condicionantes de deslizamientos: el caso de lluvia excesiva. Se
recomienda monitorear permanentemente la cantidad de lluvia que cae en la
región y definir el valor umbral en que empiezan a ocurrir los deslizamientos,
debe medirse la lluvia con pluviómetro y la lluvia horaria con pluviógrafos.
38
CAPITULO V
ASPECTOS AMBIENTALES
5.1 IMPACTOS AMBIENTALES
Los aspectos a considerar en el presente proyecto, en una investigación de
línea base son diversos y en algunos casos complejos. La importancia de
unos y otros variará en función de las características del proyecto de la
construcción de presa de tierra Vilcallami y el medio donde se desarrollará.
Por ejemplo no será lo mismo desarrollar un proyecto de presa en una árida
y remota región que hacerlo en un entorno lleno de bosques, lagos, y vida
en general. De cualquier manera, aun las regiones más áridas del planeta
albergan vida, y en algunos casos pueden constituir ecosistemas únicos. El
que un geólogo o un ingeniero no sean capaces de reconocer dichos
hábitats no significa que no existan, de ahí que resulte vital contar con otros
profesionales, por ejemplo, botánicos, zoólogos, para la realización de la
EIA.
En términos generales, los siguientes son los parámetros que deberá cubrir
la investigación de línea base:
Paisaje; en términos de importancia relativa, por ejemplo, zonas de
reconocida belleza, tengan o no la categoría de reserva, parque
nacional o regional. En estos últimos casos resulta obvio que la zona
tendrá un nivel de protección a través de la legislación vigente que
prohibirá o restringirá las actividades mineras.
Hábitat; entendiendo este término como "territorio que presenta unas
condiciones ambientales determinadas y que está habitado por un
conjunto de seres vivos para los que tales condiciones son las
adecuadas".
Suelos; se deberá contar con una adecuada caracterización de éstos,
que permita prever los problemas que puedan derivarse de la
disolución de algunos sustancias contaminantes.
39
Flora; aquí debemos disponer de un catálogo florístico (listado de
plantas), poniendo especial énfasis en aquellas plantas que reciben
una especial protección por estar en peligro de extinción.
Fauna; tratamiento del tema equivalente al de la flora.
Geoquímica de la zona; deberemos conocer las características
químicas del medio, poniendo especial énfasis en los suelos.
Rocas; la investigación geológica previa generará sin duda
abundantes mapas, sin embargo en este apartado deberemos prestar
especial atención a la facturación (fallas redes de diaclasas), con
vistas a evaluar las posibles infiltraciones de soluciones.
Aguas de superficie y subterráneas; aquí hay que determinar una
serie de parámetros:
Extensión y morfología de cuenca de drenaje (área de la
cual una corriente y sus tributarios reciben agua).
Las características químicas de los cursos de superficie
y lagos.
Las características químicas de las aguas subterráneas.
Las variaciones estaciónales del nivel freático.
La productividad de los pozos de agua.
Usos del suelo; agricultura, ganadería, usos recreacionales, cercanía
al proyecto en estudio.
Ciencia y cultura; zonas de interés geológico, paleontológico,
arqueológico, antropológico.
5.2 DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES
POTENCIALES Y MEDIDAS CORRECTORAS
Por definición todo construcción de una obras civil , causará un severo
impacto en una zona. Una vez completada la línea base, la EIA debe incluir
un listado de los impactos ambientales que podría generar el proyecto, y por
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supuesto, deberá incluir además un listado de las medidas correctoras que
se adoptarán:
Impacto visual; a menudo la visión de una obra y sus instalaciones
es el único contacto que tiene la gente con la actividad, de las
operaciones de la obra, deberá dejar claro cual será la extensión de
dicho impacto y las medidas correctoras que se adoptarán.
Manejo de las aguas; otro de los puntos esenciales del informe,
deberá contemplar los siguientes aspectos:
Control de escorrentías y procesos erosivos.
Capacidad de almacenamiento de agua para las actividades
de riego. Y para el uso de agua potable.
Minimización del impacto causado por la extracción de aguas
subterráneas.
Prevención de fenómenos de contaminación de las aguas
subterráneas y superficiales.
Flora y fauna; por definición las actividades de ejecución, operación
y mantenimiento, impactarán negativamente en la flora y fauna. La
presencia humana, maquinaria, movimiento de vehículos, o ruido. El
informe deberá evaluar dichos impactos y explicar las medidas
correctoras.
Ruido; el ruido puede provocar en la etapa de ejecución de la obra ,
tendrán impactos negativos ,afectará a la fauna , puesto que la fauna
existente en la zona trata de huir a otra zona .
El ruido durante el día aproximadamente es:
Durante el día: 45 dB
Vibraciones - estabilidad del terreno; El movimiento de tierras, y el
grado de compactación con maquinarias pesadas, originaran
vibraciones, que afectará negativamente la flora y fauna, puesto que
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desestabilizara el suelo, en algunos casos, originara pequeños
deslizamientos, la voladura de rocas puede inducir vibraciones
inaceptables en éstos. A este problema debemos agregar el de las
ondas de choque generadas por las explosiones.
Polvo y otras emisiones a la atmósfera; el polvo puede ser un
problema serio en la etapa de construcción, en esta caso la zona no
esta habitado, entonces afectará a la vegetación. Si las hojas se
recubren de polvo disminuye la capacidad de fotosíntesis de la planta.
Por otra parte, la obstrucción de los estomas (poros en las hojas)
impedirá la absorción de CO2.
Tráfico; el movimiento de camiones y otros vehículos causa
trastornos en las comunidades locales, generando ruidos, perdida de
seguridad vial, y problemas con el mantenimiento de las carreteras. El
informe deberá incluir los siguientes puntos:
Tipo y volumen de tráfico antes de la ejecución de la obra.
Identificación de las rutas a utilizar y tipo de vehículos que
circularán por ellas.
Evaluación del impacto ocasionado por el aumento de
maquinarias pesadas
Proyecto de mantenimiento de las rutas.
Manejo de riesgos; a pesar de todas las precauciones que se
puedan tomar, siempre existirá la posibilidad de accidentes
(e.g., vertido incontrolado a un río). El informe deberá incluir un
listado de aquellos riesgos y detallar los planes de contingencia
para tratar con los mismos si ocurriera un accidente.
Un plan para el vertido controlado de otros desechos, por
ejemplo, aguas de alcantarillas, desechos orgánicos, materiales
de construcción, etc.
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Impacto social y económico; la construcción de presa Vilcallami
tiene un carácter económico que puede incidir de manera importante
en las comunidades locales. El informe deberá incluir los siguientes
puntos:
Una estimación del valor de la producción.
Movimiento de personas hacia las comunidades locales.
Estimación de los dineros que se gastarán en las
comunidades locales.
Infraestructuras adicionales que serán requeridas, por
ejemplo, tendido de red de tuberías para el riego,
Impacto en el estilo de vida de las comunidades locales.
Impacto en las actividades locales de agricultura y/o
ganadería.
Una herramienta para preveer los impactos potenciales lo constituye el
método de las matrices, el que permite relacionar de una manera visual
simple, las acciones de un proyecto con los componentes ambientales.
5.3 REHABILITACIÓN Y USO FINAL DEL TERRENO
La rehabilitación es un aspecto integral de las construcciones e incorpora
dos elementos básicos:
El plan de uso final del terreno.
El plan de rehabilitación progresiva.
5.3.1 Uso final del terreno
Existe una diversidad de usos finales posibles para un terreno que ha sido
sujeto , como en este caso, la construcción de presa, que las aguas
pluviales que genera una humedad relativa que favorecerá a la flora Estos
incluyen:
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Retorno a las condiciones iniciales: naturaleza pura o actividades
agrícola-ganaderas, según haya sido el caso.
Usos industriales.
Lagos o lagunas artificiales para uso recreativo, como en este caso
podría ser para la crianza de truchas .
En el primer caso existen dos variantes. Si la zona no presentaba
actividades agrícolas, entonces el fin último será reconstruir el ecosistema
original. En la segunda opción el terreno deberá quedar apto para sostener
actividades agrícolas, no siendo necesario que éstas sean idénticas a las
originales.
5.3.2 Plan de rehabilitación progresiva
Este deberá describir, por lo menos de manera conceptual, los trabajos de
rehabilitación que se llevarán a cabo , durante y después de la
construcción de la obra, para el presente estudio ,el plan deberá incluir los
siguientes puntos :
Revegetación de las plantas, en las laderas de la obra con árboles,
esto a su vez para evitar los deslizamientos.
Diversidad de especies.
productividad de los terrenos agrícolas rehabilitados en forma de
andenes.
Angulo final de pendiente de los taludes, de los alrededores de la
construcción.
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CONCLUSIONES
1.- La naturaleza de las rocas volcánicas de la zona del presente proyecto,
garantizan la estabilidad para la construcción segura de una presa de tierra.
2.- Los deslizamientos se producen por la desestabilización de masas, esta
desestabilización es por que los cortes y taludes tienen pendientes
inestables, asimismo ocurren por desestabilización de estratos poco
resistentes al corte.
3.- Las formas de control y tratamiento de los movimientos en masa deben
ser carácter preventivo, por lo tanto se deben proyectar pocos cortes de gran
magnitud.
4.- Una vez ejecutada la construcción, el corte debe dejarse los taludes con
pendientes estables previo análisis de los materiales litológicos para
determinar las pendientes de reposo.
5.- Para las zonas donde se desarrollan gran movimiento de tierras se
recomienda practicar la protección de gradas 4x4 metros y una ves
recompuesto el talud revegetar el mismo con plantas nativas.
6.- Para el control de impactos ambientales, se debe forestar las laderas para
de esta manera evitar la desertificación, aprovechar la humedad de las aguas
en el embalse.
7.- Una vez que el proyecto este en operación, se aprovechara las aguas del
río Vilcallami, de esta manera el recurso mas preciado se utilizará
adecuadamente para el riego, también se evitara las inundaciones en las
partes bajas en tiempos lluviosos.
8.- La eliminación de cobertura vegetal de importancia ecológica en el área
del proyecto es mínima, existiendo la posibilidad de que esta se incremente
con la disponibilidad de recurso hídrico.
9.- La posibilidad de instalar jaulas para la crianza de truchas en el área de
inundación del proyecto tendría un efecto positivo al incrementar los ingresos
económicos de los pobladores.
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