perfil de la presa llancopi

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PROYECTO DE PERFIL DE LA PRESA LLANCOPI

POR : Juan Orestes Chambilla Acostupe

DOCENTE : Ing.: Samuel Huaquisto Cáceres

ASIGNATURA : Presas de Tierra y Enrocamiento

SEMESTRE : VII

Puno, Noviembre de 2010

CAPITULO I:GENERALIDADES

PRESAS DE TIERRA Y ENROCAMIENTO

1.1 INTRODUCCION

Para el diseño de presas de tierra, cuya finalidad recae en contener o almacenar agua que luego será usado tanto en regadío como para consumo masivo de los habitantes de las comunidades involucradas en la zona de construcción. Debemos tener en cuenta ciertas leyes físicas y geológicas para una adecuada construcción y funcionamiento de estas. Dichas leyes que regirán este diseño se basa en la presión hidrostática, la gravedad, empujes producidos por el agua almacenada y así como ciertos riesgos a tomar en cuenta en lo que se refiere a movimientos de tierra debido a sismos (los cuales son de primera importancia en la evaluación del terreno de construcción de cualquier tipo de construcción) entre otros.

Las disposiciones anteriores deben cumplirse de manera tal que proporcionen a la presa la resistencia y estabilidad adecuada. Otro factor importante a tomar en cuenta son las filtraciones ya sea a través del cuerpo del dique o por la cementación.

Así mismo para lograr un buen diseño de la presa se debe contar con buena información hidrológica, geológica y geotécnica.

Para elegir el tipo de presa más adecuada, se puede determinar con las observaciones económicas; ya que el coste de los materiales y del transporte deberá de ir ubicados dentro del presupuesto, y, mediante los estudios de ingeniería ya que solo con las características que posee el terreno se puede determinar el tipo de estructura.

1.2 ANTECEDENTES

El Proyecto de la Presa de Llancopi, se encuentra ubicada en la Laguna del mismo nombre, comprensión de la Localidad de Wayhua-Wasi, del Distrito de Coporaque, Provincia de Espinar, Región Cusco, cuya accesibilidad se debe tomar la carretera que conduce a la ciudad de Yauri, Capital de la Provincia de Espinar – Cusco, continuando por la carretera a Coporaque, hasta llegar a la localidad de Wayhua-Wasi, se prosigue por la trocha que conduce hasta la Laguna de Llancopi. Los caudales disponibles en la microcuenca Llancopi, Apanta y Apayllo son suficientes para cubrir la demanda de agua de las 1500 há, que se consideran regar con el proyecto.

La presa denominada LLancopi, de aproximadamente 205 m de longitud, 15.00 m. de altura, para almacenar 7.50MMC, siendo de vital importancia el conocimiento integral de las condiciones geológicas geotécnicas de la cimentación y zona de embalse para

INGENIERIA CIVIL Página 2


asegurar las condiciones de diseño de la presa y estanqueidad del vaso.

1.3 UBICACIÓN

UBICACIÓN GEOGRAFICA:

La Presa de Llancopi, se halla ubicada en la laguna del mismo nombre, comprensión de la localidad de Huayhuahuasi, del Distrito de Coporaque, Provincia de Espinar, de la Region Cusco, a una altitud promedio de 4,658 m.s.n.m.Para ir a la zona de estudio, se debe tomar la carretera que conduce a Yauri, Provincia de Espinar, Región Cusco. De esta ciudad se continúa por la carretera que lleva a Coporaque, luego se prosigue hasta llegar a Huayhuahuasi, y de esta localidad se sigue por la trocha que conduce hasta la Laguna de Llancopi, Siendo el tiempo aproximado de viaje desde Yauri, hasta Llancopi 2.5 horas en camioneta.Tiene un área de 25.70 Km², esta ubicada en una altitud de 4,623 m.s.n.m. (media) y se ubica geográficamente en los 14º32´53” Latitud Sur y 71º37´7” Longitud Oeste.La superficie de su cuenca se ubica morfológicamente en la geoforma denominada “Altas Cumbres” que se caracteriza por presentar colinas con pendientes pronunciadas bajando las mismas al llegar a la laguna y picos pronunciados. El punto más alto se ubica en el cerro Lisalle a 4,970 m.s.n.m, siendo el punto más bajo la zona de la boquilla de la laguna a 4,380 m.s.n.m. La pendiente media de la cuenca es de 0.0755 m/m evaluada mediante el criterio de sustitución del rectángulo equivalente.Su sistema de drenaje esta constituido por pequeñas quebradas que al confluir sus acuíferos, dan origen a la laguna Llancopi; la longitud del curso principal que recorre la cuenca en sentido SE tiene una longitud de 7.28 Km.


LAGUNA LLANCOPI (Cusco)


UBICACIÓN POLITICA:


ZONA DEL VASO

LAGUNA LLANCOPI (Cusco)CARTA NACIONAL


REGION : CUSCOPROVINVIA : ESPINARDISTRITO : CORPORAQUE

1.4 OBJETIVOS



1. Beneficiar en forma directa e indirecta los pobladores de la localidad de Llancopi y Coporaque.

2. Dar a conocer los requerimientos para el diseño de una presa de tierra y brindar herramientas complementarias para el análisis respectivo, todo este desarrollo es mediante un trabajo coordinado y en equipo con un fin académico.



CAPITULO II:INFORMACION

BASICA2.1GENERALIDADES

DEPARTAMENTO DE CUSCO: Ubicación:

Esta ubicado en la parte central-Sur del Perú. La mayor parte de su territorio esta ocupada por la cordillera oriental de los andes. Regado por los ríos Urubamba, Apurímac y Madre De Dios de la cuenca del amazonas.Superficie: 71.892km2Altura de la capital: 3399msnmClima:

Clima subtropical del en el centro y N, mas cálido y húmedo hacia el NE, donde el relieve desciende hacia la llanura amazónica, y semiárido en las sierras andinas del Sur.Economía:

Los suelos agrícolas de la región cusco son sumamente productivos (cereales, café, cacao, té.)

En ellos se cría el ganado ovino, llamas, alpacas, vicuñas y al mismo tiempo se realiza una serie de actividades industriales locales, de tejidos, derivados lácteos y artesanía.

La importancia de restos arqueológicos incaicos (Machu Picchu), es la principal atracción turística de dicha región.

Por otro lado también se practica la minería específicamente en la explotación de oro y plata.

Frijol Habas seca Arveja



Papa

CULTIVOS SELECCIONADOS:

Cultivos seleccionados Siembra

Area(Ha)

Habas Ago-Nov 200Maíz Choclo Ago-Dic 150

Papa Ene-Jun 500Arveja Feb-Mar 650

Area Total= 1500

CAPITULO III:



ESTUDIO GEOLOGICO

3.1TOPOGRAFIA3.2INFORME GEOLOGICO3.3REGISTRO DE POZOS DE PRUEBA3.4DATOS HIDRAULICOS3.5DATOS HIDROLOGICOS3.6LOCALIZACION DE BANCOS DE PRESTAMO

(LA PARTE DE SAMUEL……)



CAPITULO IV:ESTUDIO

GEOTECNICO4.1PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN DE LOS ESTUDIOS

GEOTÉCNICOS

a) Trabajos de campo (Métodos Directos)

Perforaciones Diamantinas.

Dentro de las especificaciones principales para la realización de las perforaciones, se tiene las siguientes:

- Serán perforaciones rotatorias con extracción continua de testigos (diámetros de acuerdo al suelo y a la profundidad prevista)

- Lugueon de los testigos extraídos, elaboración del perfil con registros geológicos- geotécnicos de cada perforación.

- Se ejecutarán pruebas de permeabilidad Lefranc cada 2 m.

- Se tomarán muestras inalteradas para la ejecución de ensayos de resistencia al corte (Triaxial CU y UU)

- Los testigos de los sondeos tanto en suelo como en roca, se guardarán en cajas de madera apropiadas indicando el Nº de la perforación y la profundidad correspondiente, quedando a disposición de la supervisión del Proyecto.

En el cuadro siguiente se presenta la relación de ensayos y sondeos programados:



SONDEO

PROFUND.(m)

UBICACIÓN

SONDEO

ENSAYO PERMEABILI

DADLEFRANC y/o LUGEON Nro,

TOMAMUEST

RAINALTERADA

S-1 17Estribo

Derecho2 ----

S-2 17Sector Central

6 1

S-3 16Estribo

Izquierdo6 1

Los ensayos de permeabilidad se iniciaran a los 4m de profundidad.

La muestra inalterada se obtendrá a la profundidad de cimentación planteada por el consultor para los ensayos Triaxiles CU, UU y consolidación.

Métodos directos de exploración (Ensayos SPT, Cono de Peck, Veleta, etc.)

Ensayos De Penetración Estándar

Se efectuarán ensayos de penetración estándar cada 2 m en cada sondeo, siempre que las condiciones granulométricas del suelo lo permitan; es decir que dichos ensayos no serán posibles de efectuar en suelos gravosos y con presencia de piedras y bloques.

Ensayos De Resistencia Al Corte

Se tomarán muestras inalteradas para la ejecución de ensayos de resistencia al corte.

En el cuadro siguiente se presenta la relación de ensayos y sondeos programados:

SONDEO

PROFUNDIDA

D(m)

UBICACIÓNSONDEO

ENSAYOSPT (m.)

S-1 9Estribo

Derecho9

S-2 9Sector Central

9

S-3 9Estribo

Izquierdo9



* Los perfiles estratigráficos serán complementados con los existentes.

Investigaciones Con Calicatas

En el eje de la presa, se ampliaran las calicatas existentes complementarias de 3.5 m de profundidad, llegando hasta una profundidad de 7,0 m cada una; con obtención de muestras alteradas, la cantidad de las muestras a obtener estarán de acuerdo a lo coordinado con la supervisión de los estudios. En el Cuadro siguiente se presentan los ensayos que serán realizados en las calicatas

CALICATA

UBICACIÓNPROF

.(m)

MUESTRA

ALTERADA

DENSIDADDE

CAMPO

C-1Eje de presa M.

Izquierda7.00 X 1

C-2Eje de Presa

(Zona central)7.00 X 1

* Se llegaran a estas profundidades ampliado las calicatas existentes

* Se tendrán muestras alteradas de los estratos que estén por debajo de las profundidades a las que se llego en

el estudio preliminar, con fines de caracterización del suelo.

b) Métodos indirectos

Ensayos de Laboratorio

Con las muestras representativas se realizarán ensayos de mecánica de suelos, entre los principales se tiene:

- Granulometría- Límites de Atterberg- Pesos específicos- Densidad (máx. y mín.)- Humedad natural

Las muestras alteradas que se obtengan de los estratos que se ubiquen por debajo de la profundidad a la cual se llego en el estudio geológico/geogénico preliminar serán procesadas en el laboratorio del PMI a cargo de personal de la institución. Los resultados de estos



ensayos serán entregados al consultor para su análisis e inclusión dentro del estudio a realizar.

4.2 INTERPRETACIÓN

Interpretación de cada uno de los ensayos de campo y laboratorio, correlacionando con las investigaciones detalladas en el item anterior, con la finalidad de determinar el perfil estratigráfico en el eje y en el vaso, las condiciones de diseño y estanqueidad de la presa,

Los resultados de las investigaciones geotécnicas de campo permitirán desarrollar los siguientes análisis:

- Evaluación de los posibles asentamientos diferenciales en la cimentación de la presa

- Evaluación de la probable ocurrencia de deslizamientos con superficies de falla en la cimentación de la presa de gravedad, en condiciones estática y sísmica durante la operación del reservorio.

- Evaluación del caudal de filtración a través de la cimentación de la presa.

- Evaluación de la presencia del fenómeno de erosión interna o tubificación a través de capas de suelo componentes de la cimentación de la presa.

- Determinar la resistencia, capacidad de carga admisible y la profundidad de cimentación de la presa.

4.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- Caracterización de las condiciones geotécnicas de la zona materia de estudio, e identificación de los factores que inciden en la estabilidad y permeabilidad de la presa, con las recomendaciones de tratamiento pertinentes para su diseño respectivo.

- Recomendaciones respecto al control y seguimiento del comportamiento de los suelos y presa, post construcción a través de instrumentación apropiada para el presente proyecto.

- Recomendaciones a tomar en cuenta en la fase de diseño de la presa.



CAPITULO V:ESTUDIO

HIDROLOGICO5.1 OBJETIVOS5.1.1Definir las características hidráulicas de la obra.

El estudio hidrológico de las micro-cuencas de la provincia de espinar, tiene como objetivo principal proporcionar la información de descargas máximas para el diseño de la estructura.

5.2 CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPALES PARAMETROS METEOROLOGICOS

PRECIPITACIONES

Las precipitaciones de las lluvias en la provincia de espinar tienden un comportamiento relacionado con la temperatura.A manera de ejemplo a continuación se presenta un comportamiento termo pluviométrico de la estación en SICUANI.



5.3 ESTUDIO DE LA CUENCA DE RECEPCION

5.3.1DELIMITACION DE UNA CUENCA

Para delimitar una cuenca se requiere lo siguiente:

a) Cartas nacionales en formato

SHP.

b) Conocimientos de topografía.

El procedimiento de la delimitación

de una cuenca se puede hacer de

dos métodos:

La primera: haciendo uso del

programa arcview 3.2 para lo cual se necesita extensiones tales

como: Basin1.avx, hydro.avx, spatial analyst y el 3D analist.



Con las extensiones del arcview3.2 y las de mención anterior se

puede ordenar las curvas de nivel de acuerdo a un gradiente de

colores.

Luego de seguir un procedimiento poco tedioso se puede llegar a la

delimitación de una cuenca.


Micro-cuencas Llancopi, Apanta, Apayllo


La segunda: haciendo el uso del programa Autocad o Autocad Land.

Es necesario para este tipo de procedimiento de la delimitación de

una cuenca contar con un programa llamado ARCCAD2005 (sirve para

cambiar del formato SHP a DWS).



5.3.2PARAMETROS DE CÁLCULO DE LA CUENCA

AREA DE LA CUENCA

Superficie o porción del terreno en proyección horizontal, delimitada por la divisoria (límite o parteaguas de la cuenca).Para poder determinar el área de la cuenca optamos por la segunda opción de la delimitación (uso de AUTOCAD).

Una vez delimitada la cuenca de acuerdo a los criterios convenientes, procedemos a calcular el área y el perímetro de la cuenca Llancopi mediante el comando:



>AA >Enter>O >Enter>Seleccionamos la divisoria (línea de rojo):

Área =25.70km2 Perímetro=25.35km

FORMA DE LA CUENCA

Esta característica es muy importante pues se relaciona con el parámetro denominado tiempo de concentración, en le que se basa el calculo de avenidas. De esta forma cuencas con la misma área de drenaje y características de suelos y vegetación semejantes producirán hidrogramas diferentes como respuesta a una misma lluvia en función del tiempo de concentración de cada uno de ellas, o en último termino de su forma.Para referirse a la forma de la cuenca suele emplearse el Coeficiente de compacidad KC Gravelius, que relaciona el perímetro total de la cuenca con el de un círculo equivalente que tuviera la misma superficie. Denominamos P al perímetro dela cuenca, R al radio del círculo equivalente con igual superficie A que la cuenca y Pc al perímetro del círculo equivalente se cumplirá:

A=π R2 R=√ A /π

K c=PPc

= P2 πR

= P

2 π √ A /π=0.28 P

√ A

K c Es un coeficiente adimensional y nos da una idea de la forma de la

cuenca, pues si K c=1, la cuenca será de una forma circular.

Aplicando la fórmula de Gravelius, el coeficiente de compacidad de la

cuenca es:

KC=1.40Lo cual nos da a entender que la cuenca Llancopi no tiene la forma

circular, sino, es de una forma irregular moderadamente alargada

con algunas deformaciones de resalto.

Rectángulo equivalente.

Es el rectángulo que tiene la misma área y el mismo perímetro que la

cuenca. En estas condiciones tendrá el mismo coeficiente de

compacidad K c de Gravelius, así como también iguales parámetros de

distribución de alturas, igual curva hipsométrica, etc.

Se deberá tener, considerando L y I las dimensiones del rectángulo:



De donde se obtiene:

L=KC∗√πA /2∗[ 1+√1−4 / π KC2 ]

I=KC∗√πA /2∗[1−√1−4 / π K C2 ]

Como el cálculo de “I” no es de interés para hallar otros factores,

entonces solo nos limitamos a determinar “L”.

Entonces: L=10.01km

PENDIENTE DE LA CUENCA

La pendiente media de una cuenca de recepción tiene aun más importancia que su forma. El tiempo de concentración y la duración total dela escorrentía superficial producida por una determinada precipitación son función de la pendiente de la cuenca. Se comprende inmediatamente que cuanto mayor sea la pendiente de las vaguadas de una cuenca, menos tiempo tardara la escorrentía en desplazarse a lo largo de la red de drenaje y antes de alcanzar la salida de la misma.El concepto de pendiente media se aplica tanto a las cuencas como sus cauces, existiendo distintas metodologías para su cálculo. Aquí recogemos una de las expresiones más sencillas y utilizadas.

En este caso, para hallar la pendiente de la cuenca, se puede tomar el

criterio de sustituir la pendiente media del rectángulo equivalente, de

manera que se tendrá:

J=Hmax−Hmin

LDonde Hmax y Hmin son respectivamente la cota del punto más alto y más bajo de la cuenca en mts, mientras que L es la longitud del cauce principal también en mts.Hmax=4950 m (Mediante el Arcview3.2)Hmin=4400 m (Mediante el Arcview3.2)L=7280 m(Usando Autocad)Obtenemos:

J= 4950−44007280

=¿0.0755

CURVA HIPSOMETRICARelaciona la distribución de las áreas (porcentaje del área) con respecto a las elevaciones.

Caracteriza el relieve de una cuenca. Es un perfil transversal. Representa la superficie que está por encima o por debajo de

cada cota.



Interpretación de La Curva Hipsométrica

ELEVACION (ALTITUD) DE UNA CUENCALa temperatura, la precipitación y la humedad del suelo se relacionan con esta variable.ELEVACION MEDIARepresenta el valor de la abscisa media en la curva hipsométrica.– Representación matemática:

Donde:ai: área entre pares sucesivos de curvas de nivel.ei: elevación media entre pares sucesivos de curvas de nivel (punto medio).A: área de la cuenca.



ELEVACION MÁS FRECUENTERepresenta el valor máximo de la curva de frecuencias altimétricasELEVACION DE FRECUENCIA MEDIA (MEDIANA), EmRepresenta el valor de la altitud correspondiente al punto de abscisa media de la curva de las frecuencias altimétricasDIRENCIA ENTRE E y EmLa altitud media (E) representa mejor el efecto de la altitud con respecto a la hidrología, que la altitud mediana (Em).• Ambos valores son bastante aproximados

Hoja de cálculo(Altura media de la cuenca)



5.3.3MORFOLOGIA DE LOS CURSOS DE AGUA DE LA CUENCA

EL PERFIL LONGITUDINAL

El perfil longitudinal de un río muestra como éste va perdiendo cota a lo largo de su recorrido, en él se puede observar la pendiente de cada tramo. Los perfiles longitudinales de los ríos suelen presentar forma cóncava, su pendiente disminuye desde las zonas más erosivas (zonas de cabecera), a las zonas donde predomina la sedimentación (zonas de desembocadura o bajas).

ACCIÓN GEOMORFOLÓGICA DE LOS CURSOS DE AGUA

El agua que circula sobre la superficie terrestre es el principal agente erosivo. La acción de los cursos de agua, combinada con la de la meteorización, el descenso gravitacional de derrubios y la escorrentía difusa, es responsable del proceso total conocido como erosión fluvial que ha originado y crea la mayor parte de los paisajes de la superficie terrestre.

ORDEN DE LAS CORRIENTES DE UNA CUENCA.La cuenca Llancopi se caracteriza por presentar un patrón de drenaje Dendrítico.



Para establecerlo se debe analizar la composición del sistema de cauces, considerándolos como líneas situadas sobre un plano.

Los diferentes ríos que integran un sistema fluvial (completo) se subdividen en segmentos de cauce según la jerarquía de órdenes de magnitud, asignándoles una serie de números a los órdenes.

Jerarquía De Ordenes De Magnitud De Los Cauces Existen diversas metodologías: Horton (1945):

Involucra la identificación de todo el canal. Strahler (1952):

El orden se incrementa en la conjunción de los tributarios.Método más objetivo, directo y simple (Morisawa,

1968). Shreve (1967):

Donde las redes se unen se suman los órdenes de las corrientes.

Buscan establecer criterios para comparar (entre/dentro) áreas de drenaje.

Para determinar el orden de los cauces se usará el método Strahler:

Orden de la cuenca: 4

(Ver figura la siguiente figura)

ORDEN DE LA CUENCA DE LLANCOPI: 4º.



El cual nos da por entender que la cuenca es moderadamente accidentada y poco llana, pues el grado de esta cuenca es un promedio medio de la mayoría de las cuencas de estas dimensiones.

LONGITUD DE LAS CORRIENTES

Por lo general, esta longitud se mide a lo largo del eje del valle sin considerar meandros. La longitud de las corrientes está relacionada con la pendiente de la cuenca así como su grado de drenaje.

DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)

Es un parámetro que se obtiene dividiendo la longitud total L de las corrientes permanentes e intermitentes de la cuenca expresada en kilómetros, entre el área A de la cuenca en Km2.

Dd=LA

Dd : Densidad de drenaje por kilometroL = 31.27Km (Usando Autocad)A=25.70Km2

Por tanto: Dd=31.2725.70

=1.22km-1 este parámetro implica que la densidad

de drenaje es adecuado para los fines correspondientes.Ya que los valores de Dd~0.5 implican drenaje pobre, mientras que para valores hasta Dd~3.0, significa que la cuenca posee drenajes desarrollados.

OBTENCION DE LOS PARAMETROS DE DRENAJESe obtienen trabajando con el plano de la cuenca con indicación de las corrientes permanentes e intermitentes, y haciendo uso de un curvímetro.Para obtener la longitud total de las corrientes de una cuenca, hay que medir la longitud de todas las corrientes dentro de la cuenca y sumarlas.Una forma de obtener la longitud media de drenaje de una cuenca es utilizando la formula aproximada siguiente:

Lm=1

2 Dd[1− SSc ]

1/2

Lm : Longitud media de drenaje Dd : Densidad de drenajeSc : Pendiente de cuencaS: pendiente de cauceDd=1.22km-1SC=¿0.0755



5.3.4PRECIPITACIÓN MEDIA EN UNA CUENCA

Es toda forma de humedad, que originándose en las nubes, llega hasta la superficie terrestre. De acuerdo a esta definición, las lluvias, las granizadas, las garuas y las nevadas son formas distintas del mismo fenómeno de la precipitación.Precipitación es cualquier agua meteórica recogida sobre la superficie terrestre. Esto incluye básicamente: lluvia, nieve y granizo. (También rocío y escarcha que en algunas regiones constituyen una parte pequeña pero apreciable de la precipitación total)En relación a su origen, pueden distinguirse los siguientes tipos:

Las ciclónicas son las provocadas por los frentes asociados a una borrasca o ciclón. La mayor parte del volumen de precipitación recogido en una cuenca se debe a este tipo de precipitaciones.

Las de convección se producen por el ascenso de bolsas de aire caliente; son las tormentas de verano.

Las precipitaciones orográficas se presentan cuando masas de aire húmedo son obligadas a ascender al encontrar una barrera montañosa.

El estudio de las precipitaciones es básico dentro de cualquier estudio hidrológico regional, para cuantificar los recursos hídricos, puesto que constituyen la principal (en general la única) entrada de agua a una cuenca. También es fundamental en la previsión de avenidas, diseño de obras públicas, estudios de erosión, etc.Intensidad de precipitación es igual a precipitación/tiempo.

ELABORACION DE LOS DATOS PLUVIOMETRICOS DE UN PUNTO

Depende de los objetivos del trabajo. Para el estudio de los recursos hídricos de una región, trabajaremos con datos de precipitaciones mensuales y anuales. En cambio, si nos interesan las precipitaciones como generadoras de caudales excepcionales (avenidas), comenzaremos por precipitaciones máximas diarias (el día más lluvioso de cada



año), para aumentar el detalle hasta las horas o minutos más lluviosos.

En cualquier caso, a partir de las medidas realizadas en una estación pluviométrica, se computan básicamente: P diaria, P mensual y P anual (“Módulo pluviométrico”), obtenidas simplemente sumando las precipitaciones diarias del mes y del año. El año hidrológico va del 1de Octubre al 30 de Septiembre3. El paso siguiente es calcular los valores medios para una serie de años: P mensual media y P anual media. Para esto necesitamos disponer de series climáticas largas, en general más de 30 años. Así podemos decir que la P anual media en un punto de 1972-73 a 2003-04 (32 años hidrológicos) es de 485 mm. Si decimos que la P media de Octubre para el mismo periodo es de 63 mm., nos estamos refiriendo a la media aritmética de las precipitaciones de los 32 Octubres de ese periodo.

HietogramasUn hietograma (del griego Hietos, lluvia) es un gráfico

que expresa precipitación en función del tiempo. En ordenadas puede figurar la precipitación caída (mm), o bien la intensidad de precipitación (mm/hora)

Generalmente se representa como un histograma (gráfico de barras, figura adjunta), aunque a veces también se expresa como un gráfico de línea (como la figura de más arriba, que sería un hietograma anual). A veces un hietograma se refiere a un día o a una tormenta concreta (en el eje de abcisas, las horas que duró la tormenta); en otras ocasiones el periodo de tiempo representado en el eje horizontal puede ser más amplio: meses o años.

Para su elaboración, si se trata de un hietograma mensual o anual, bastará con representar datos diarios. Si se trata de un hietograma de un día o de unas horas de duración, necesitamos una banda de pluviógrafo, leyendo la precipitación caída en los intervalos elegidos, por ejemplo, de 10 en 10 minutos.

Si no se dispone de datos de pluviógrafo, sino solamente de la precipitación diaria, aún se puede calcular la forma previsible del hietograma.



Curva Intensidad-DuraciónEsta curva expresa la máxima intensidad de

precipitación registrada en diversos intervalos de tiempo. Por ejemplo, en la figura adjunta podemos leer (líneas de puntos) que en los 5 minutos más lluviosos la intensidad era de 30 mm/hora, en los 10 minutos más lluviosos la intensidad es de 23 mm/hora y a los 30 minutos más lluviosos corresponden 12 mm/hora.

Esto es fundamental en cualquier problema que necesite datos de precipitación de intervalos cortos. Concretamente, lo utilizaremos para calcular los caudales generados en los cauces superficiales a partir de las precipitaciones, por ejemplo para el diseño de obras públicas relacionadas con la escorrentía superficial.

Si se trata de un aguacero real, para realizar la curva, se buscan en los datos pluviográficos los 5 minutos de máxima precipitación, los 10 minutos, etc... y se calcula la intensidad (en mm/hora) para cada uno de esos intervalos. Por ejemplo, si en los 10 minutos más lluviosos se recogieron 3,8 mm, la intensidad en mm/hora sería igual a:

Con frecuencia disponemos solamente del dato de la precipitación diaria. En este caso existen diversas fórmulas para calcular la intensidad para un intervalo de tiempo menor dentro de ese día.

Más usual es que la curva Intensidad-Duración no ser refiera a un aguacero o a un día real es sino a la precipitación teórica que se produciría en ese lugar con un determinado periodo de retorno, por ejemplo: 200 años. En este caso, la curva representa los 10 minutos

(20, 30, etc) más lluviosos que esperamos que se produzcan en este punto cada 200 años.



Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) Es usual representar conjuntamente varias curvas Intensidad-Duración para diversos periodos de retorno, dando lugar a una familia de curvas denominadas Intensidad.

Duración-Frecuencia (“Curvas IDF”). En este tipo de gráficos aparecen varias curvas intensidad-duración correspondientes a diversos periodos de retorno, por ejemplo: 10, 25,…, años. Para una mejor lectura, puede preferirse representar las curvas IDF en escalas logarítmicas. En la figura inferior aparecen las mismas curvas IDF del gráfico superior, pero en un gráfico logarítmico.

A continuación se muestra 33 series de datos de 4 estaciones pluviométricas, para el respectivo análisis de oferta y demanda de las masas hídricas para la cuenca de Llancopi.

Hoja de cálculo(Estaciones meteorológicas)



Hay tres métodos para poder determinar la precipitación pluvial en

una cuenca, consiguientemente damos el desarrollo de ellos:



METODO DE LA MEDIA ARITMETICAEs tomar como precipitación media la media aritmética de los valores

observados en las distintas estaciones meteorológicas localizadas

dentro de la cuenca. Esto sólo es aconsejable cuando la distribución

de las estaciones en la cuenca sea bastante uniforme en las zonas

bajas y convenientemente elegidas en zonas de montaña.

Para determinar la precipitación media de la cuenca con este método

se aplica la expresión matemática siguiente:

P=∑ Pn

nDonde:

P: precipitación media de la cuenca.

Pn: Precipitación media de cada estación meteorológica localizada

dentro de la cuenca.

n: número de estaciones meteorológicas localizadas dentro de la

cuenca.

P=P1+P2+P3+ P4

4

= 11.825 mm

POLIGONOS DE THIESSEN



La red poligonal se traza formando los polígonos mediante las

perpendiculares en el punto medio a los segmentos que unen cada

dos estaciones. Se supone que cada estación es representativa del

área del polígono que la encierra, de manera que la precipitación

media de la superficie limitada por cada polígono es la que se registra

en la estación meteorológica correspondiente.

Proceso de cálculo de la precipitación por el método de thiessenDel cuadro de valores observados de la precipitación masa mensual de la estación mazo cruz.P1= 202, 4 mmP2= 199.2 mmP3= 341.5 mmP4= 184.8 mmA1 = 114033177.2 m2.A2 = 38855114.5029 m2.A3 = 31480751.4675 m2.A4 = 75289047.7234 m2.

Por el programa elaborado en Excel “precipitación” obtenemos:

P=213.487 mm.

METODO DE LAS ISOYETASEs el más preciso. Consiste en trazar isolíneas de igual precipitación.

La precipitación media de la cuenca se calcula sumando los productos

de las áreas comprendidas entre cada dos isoyetas, por su

correspondiente precipitación media, y dividiendo la suma entre el



área total de la cuenca. Cuando las isoyetas discurren paralelas, la

precipitación media del área comprendida entre cada dos es la

semisuma de los valores de éstas.

Del cuadro de valores observados de la precipitación masa mensual de la estación mazo cruz.

PC=1

2∗A∗[ ( P0+P1 )∗A0−1+( P1+P2 )∗A1−2+…+( Pi−1+Pi )∗A (i−1)−i ]



PC=237.0464 mm

DIAGRAMAS PRECIPITACION

5.4 CARACTERISTICAS DE LOS CULTIVOS 5.4.1Uso Consuntivo de Cultivos

En el presente ítem se realizará el cálculo del Análisis del Uso Consuntivo, de los siguientes cultivos seleccionados.Al no contar con mas datos para hacer un análisis de uso consuntivo de los cultivos se ha empleado las formulas que se detallan a continuación.

Hoja de cálculo(Selección de cultivos)

5.4.2Análisis de Oferta y Demanda

Los años críticos corresponden a 1976,1977 y 1978.

Balance de Masas Hídricas:

La simulación es continua, lineal y los procesos de cálculo se realizan en forma secuencial y siempre hacia adelante.Supuestos del proceso:



Los supuestos sobre los procesos más importantes que ocurren dentro del sistema son los siguientes: El área del espejo de agua correspondiente al volumen

almacenado es un promedio para el mes, aunque en realidad el espejo varia día a día durante el mes, valor que influyen en el calculo de los volúmenes de evaporación, precipitación e infiltración, pero debido a la menor magnitud de ellos, tienen poca importancia en el estudio de operación.

No se ha considerado perdidas por evaporación e infiltración en ríos, pero como se tiene los aforros en los puntos de interés se supone que estos valores ya capturaron estas perdidas.

Los volúmenes de escurrimiento mensual utilizados en la simulación de operación para los distintos puntos de interés, corresponden a los valores de la serie futura sintética predicha estocásticamente, asimiento un nivel de confiabilidad limitada.La ecuación utilizada es la de Balance De Masas Hídricas, que plantea que los volúmenes de entrada al embalse son iguales a los de salida.Para las variables consideradas tenemos, que el volumen de almacenamiento mensual en MMC es:

Procedimiento: Determinar los caudales y precipitaciones sintéticas que

ofertan el recurso hídrico al embalse, para todo el periodo de simulación.

Determinar la evaporación e infiltración promedio mensual en el embalse.

Establecer la condición inicial de la simulación (volumen de almacenamiento del embalse y su respectiva área del espejo de agua al inicio de la simulación).



Determinar la demanda directa al embalse para todo el periodo de simulación.

Luego, se procede a calcular el área del espejo de agua en el embalse para el mes interpolando de la curva Área-Elevación-Volumen determinada para el embalse.

Se procede a calcular el volumen de almacenamiento del embalse, para lo cual se considera el área del espejo de agua del embalse del mes anterior para una primera iteración y un promedio de área mensual para una segunda iteración.

Si el volumen calculado supera al límite superior de operación, se procede iterativamente a establecer un valor de descarga que permita tener el volumen de espera para el control de avenidas en el embalse. Este valor de descarga depende de los caudales de entrada al embalse y de la tendencia de la curva de operación del embalse.

Hoja de cálculo(Selección de cultivos)CUADRO DE OFERTA Y DEMANDA

DETERMINACION DE LAS CURVAS I-D-F

La confección de estas curvas debe ser realizada en base a la información extraída desde fajas pluviograficas. Sin embargo esta situación rara vez es posible, habida cuenta del caso equipamiento hidrometeorológico con la que cuentan las cuencas en general en nuestro país. Por este motivo lo mas frecuente es contar solo con datos de lluvias medidos cada 24hrs los cuales deben ser sometidos a un tratamiento que permita conocer su distribución temporal, es decir un algoritmo de desagregación de datos globales en incrementos.El procedimiento para elaborar la familia de curvas I-D-F es el siguiente:

1. Obtener en los registros históricos de la precipitación máxima registrada en 24 horas en la estación meteorológica representativa de la zona del proyecto. Si la estación no cuenta con dichos registros, se obtendrán los hidrogramas de la precipitación diaria medidos en la estación meteorológica representativa de la zona del proyecto.



2. Identificar para cada año de la serie histórica, el valor máximo de precipitación registrado en 24 horas. Es decir, establecer el valor de la precipitación del día mas lluvioso de dicho año (Pmax 24hr) mm.

3. Calcular la intensidad de la lluvia para diferentes duraciones de aguacero y para cada año de la serie histórica. Generalmente se utilizan duraciones de aguacero de 5, 10, 15, 25, 30min, 1hr, 6hr y12hr. Se aplica la formula propuesta por Grunsky, organizando los datos como se presenta en las tablas adjuntas. Correspondiente a la estación meteorológica del aeropuerto Guillermo Leon Vlencia que se ha tomado a manera de ejemplo. La formula de Grunsky es:

Donde:

id=Intensidad de lluviasin considerar el periodo deretorno ( mmhr

)

i24=inte nsidad de lluvia en (mm ) . Corresponde al valor horario en promedio del día mas lluvioso del año de la serie histórica que se esta analizando (Pmax 24hr)d=duracion del aguacero enhrs .

4. Ajustar la intensidad de la lluvia calculada en el paso anterior, involucrando el periodo de retorno. Generalmente se usan periodos de retorno de 3, 5, 10, 15, 20, 25, 50, 100, 500 años. Se utiliza la formula propuesta por Gumbel:

Donde:im=intensidad de la lluvia mm/hr, ajustada por periodo de retorno.σ t=desviacionestandar de las intensidades historicas . Calculadas para cada duración de aguacero, en mm/hr.c=0.78∗σ t

a=0.577∗c−im

Calculo de la intensidad histórica para diferentes duraciones de lluvia:

Hoja de cálculo(Curvas I-D-F)

5.5 TRANSITO DE AVENIDASHidrogramas de una Crecida:



Acuenca=25.70km2Hmax=4950 m (Mediante el Arcview3.2)Hmin=4400 m (Mediante el Arcview3.2)L=7.28km(Usando Autocad)

Tiempo de concentración:

t c (hr )=( 0.870∗L3

∆ H)

0.385

5.6 ESCURRIMIENTO MEDIO ANUAL DE LA CUENCA5.7 CAUDALES MAXIMOS PROBABILISTICAS5.8 SIMULACION DEL MANEJO DE EMBALSE5.9 TRANSPORTE DE SEDIMENTOS5.10 CONCLUSIONES5.11 RECOMENDACIONES5.12 5.13 5.14



CAPITULO VI:MEMORIA DE

CÁLCULO

6.1DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS A EJECUTAR

A continuación se describen las actividades que el contratista deberá cumplir e implementar acciones que sean necesarias de acuerdo a lo formulando en un Estudio Definitivo y Expediente Técnico (planos, metrados, cronogramas, presupuestos, especificaciones técnicas, etc), así como, los estudios geotécnicos y geológicos existentes.

6.1.1Generalidades de Diseño

La Presa Llancopi se apoyará en el eje sobre cuatro zonas de diferente litología que son: Las morrenas laterales existentes en el estribo izquierdo. Los materiales limo-arcillosos de la parte central del cauce del río. El colchón aluvial del cauce actual y Las rocas volcánicas emplazadas en el estribo derecho.

Para asegurar la impermeabilidad del cuerpo de la presa, se propone colocar en el talud aguas arriba una geomembrana o geotextil, que se emplazará frente de la presa así como en los estribos laterales, con el fin de extender el camino de percolación,



e impermeabilizar. Esta geomembrana estará protegida a su vez por una cama de arena de 0,30 m de espesor.

En los taludes aguas arriba y abajo, se construirán paramentos de protección y estabilización o espaldones de piedra echadas al volteo.

El dimensionamiento de la presa será como se indica a continuación:

6.1.2Diseño de la Presa

(Transcripción aquí parte 7 de internet)

6.1.3Características del Terraplén de la Presa Llancopi y Obras Conexas

Bordo Libre 2,50 mAncho del coronamiento 5,00 mTalud aguas arriba y abajo 1,0 vertical 2,0 horizontalCota de coronamiento 4.396.00 msnmCota de fundación (terreno desbrozado) 4.378.50 msnmAltura total de la presa 17,50 mAncho de la base mayor 75,00 mLongitud del delantal de geomembrana 15,00 mCota de embalse NAMO 4.393,55 msnmCota de embalse NAME 4.394,30 msnmCota de embalse NAMINO 4.381,00 msnmCota Nivel de Desague 4.380,00 msnm.Volumen de embalse 7.411,000 m3Caudal de descarga normal para uso 963,00 l/segMaterial del cuerpo de la presa SC-SM y GM-GCTratamiento impermeabilización aguas arriba Geomembrana con delantalProtección Geomembrana Gavión + GeotextilCapacidad del aliviadero 50 m3/seg.Tubería de desagüe y/o emergencia 01 Linea de 18 pulg.Tubería de descarga y/o operación principal 02 Líneas de 16 pulg.Tubería de descarga y/o operación secundaria 01 Líneas de 16 pulg



Válvulas de control principal 02 Und de 16 pulg.Válvulas de control secundario 01 Und de 16 pulg.Válvulas de control desagüe 01 Und de 18 pulg.Tratamiento talud Aguas Arriba Pedraplen + enrocadoTratamiento talud Aguas Abajo Pedraplen + enrocado

en la baseTratamiento Corona Imprimado con Asfalto

6.1.4Descripción del Terraplén de la Presa

La presa Llancopi, tendrá una sección trapezoidal, cuya base menor con 5.00 m de ancho está ubicada en el coronamiento, y la base mayor de 72.00 m ubicada en la cimentación ya desbrozada, su altura total es de 17.50 m, desde la cimentación desbrozada hasta la coronación. Sus taludes aguas arriba y abajo serán de 1.00 m vertical y 2.00 m horizontal, La longitud total de la línea de filtración en la base será de 90.00 m. para el calculo del gradiente hidráulico.El borde libre será de 2.50 m incluida la altura de máxima avenida.La presa será de material homogéneo de clasificación SUCS : SC-SM, GM-GC siendo su granulometría la que corresponde a la clasificación indicada.

6.1.5Obras Conexas

Aliviadero de la Presa Llancopi:

Este aliviadero es una estructura de concreto simple f`c=175 kg/cm2, ubicada en una pequeña depresión al borde de la laguna, y al costado izquierdo de la presa, en su margen derecha. (Ver Planos).Su trabajo es evacuar las aguas en exceso que ingresa al embalse, en estado de máximo almacenamiento, en época de avenidas procedentes de las precipitaciones pluviales, nevadas, u otros fenómenos como deslizamientos de taludes, aguas arriba del embalse.Las características de los diseños del borde libre y del aliviadero de la presa en su conjunto, deben garantizar que las estructuras no serán desbordadas con una avenida máxima maximorun que pueda darse a un periodo de retorno milenario.El aliviadero de demasías esta conformado por dos estructuras hidráulicas.

El Vertedero lateral y el Canal de Evacuación.

El Vertedero LateralEl vertedor lateral, tiene un ancho de 20 m y se ubica en la cabecera de las estructuras.



La cota de la cresta del vertedor se ubica en los 4,393.50 msnm, que es el nivel de aguas máximas de operación (NAMO). Su función consiste en captar las aguas de excedencias del embalse lleno y conducirlas hacia el canal de evacuación. Su sección transversal es del tipo cimacio. Una poza de disipación se ubica inmediatamente después del cimacio, el mismo que tiene una profundidad de 0,45 m y una longitud de 6 m; cuenta con muros laterales de protección de 1,50 m. de altura. Al final de la poza continúa en canal hasta la transición por cambio de sección de 20 a 10 m. en el Km 0+055.Para el control en los niveles de descarga, se cuenta con 02 limnímetros ubicados en los muros laterales, a 1,0 m. del azud o vertedor, hacia agua arriba.

El Canal de Evacuación.Tiene una longitud total de 325 m. Nace al final del vertedero, y consiste en un canal de concreto armado f`c = 175 Kg/cm2,de espesor 0,15 m; adecuado a los cauces naturales existentes, previsto con una base que varía de 10 m. a 5 m. En las progresivas 0+195 y 0+310 cuenta con pozas de amortiguación. En el tramo inicial que tiene una pendiente de 1%, cuenta con un sistema de drenaje con tubería cribada, paralelo a la base, con el fin de disminuir la subpresión en la base del canal.

Transiciones de EntregaSe ubican en las progresivas Km 0+055; Km 0+146; 0+186,5; 0+220; 0+300; y 0+325 entrega al cauce del río Taccacca. Tienen el objetivo de mantener un régimen hidráulico estable, evitando generar turbulencias por efecto de los cambios de sección en la rápida, los cuales podrían ocasionar trenes de ondas, que inutilicen las pozas de amortiguación ubicadas en las progresivas Km 0+195 y 0+310.

Cámara de VálvulasEstructura de concreto armado f`c = 210 kg/cm2 (muros y loza techo), cimentación de C°C° f`c=140 kg/cm2 + 30% piedra. La cámara de válvulas, alberga 4 líneas de válvulas de presión en serie, 3 de 16” y 1 de 18”. La primera y segunda línea de válvulas de 16”, es para uso en las operaciones diarias de regulación. La tercera línea de válvulas secundarias de 16”, es para uso en caso de reparaciones. La cuarta línea tiene una válvula de 18”, que sirve como desagüe de fondo/limpia y de emergencia en caso necesario. El caudal máximo de operación es de 968 l/s, considerando una altura de agua de 1 m, debiendo ser regulado con cierre parcial de la válvula para alturas mayores se deberá trabajar con ayuda del manómetro instalado.

Estructura de disipaciónEstructura de concreto armado (Tipo II), ubicado a continuación de la cámara de válvulas, cuenta con una pantalla deflectora,



revestido con plancha metálica (blindaje), que rompe el impacto producido por la salida a presión del agua en la zona de descarga de las tuberías.

6.1.6Tratamiento de la Cimentación

Dadas las características de permeabilidad encontradas entre el estribo derecho y el contacto con los aluviales del actual cauce del río, así como el estado poco compacto de las arenas finas encontradas en este sector y la presencia del nivel freático que ha dificultado las acciones de investigación, se considera necesario realizar durante las acciones de obra, al menos dos perforaciones diamantina en el centro del cauce actual y en el referido estribo, una vez se canalice el desvió de las aguas que actualmente discurren por el cauce, y se efectúe el desbroce de la cimentación.Luego de la evaluación correspondiente deberán establecerse las medidas necesarias tendientes a mejorar las condiciones geotécnicas de la cimentación en este sector de la presa.Una de las acciones de solución que debe darse, con la finalidad de consolidar e impermeabilizar este sector son las inyecciones de cemento, las mismas que deben programarse de acuerdo a los resultados que arrojen dichas perforaciones diamantina.

6.1.7 Instrumentación de la Presa

La presa deberá ser instrumentada, con la colocación de los siguientes elementos de control y monitoreo:

Puntos de Nivelación.Se colocarán en la coronación de la presa : Lado derecho 10 puntos (BM) y lado izquierdo 10 puntos, (BM), ver plano de ubicación de instrumentación, así como en ambos estribos 2 puntos (BM) en cada uno, además 2 puntos (BM) en el enrocado de pie de talud, monumentados con concreto, con su pivote central de Fierro en cada uno, según el diseño presentado en el plano de ubicación de Instrumentación de la presa, con la finalidad de que periódicamente se efectúe el control de la nivelación de los puntos del coronamiento de la presa para observar y controlar los asentamientos verticales de la presa. Las lecturas de campo pueden realizarse cada mes, y se llevará un registro de datos. Para cuyo efecto la primera medición servirá como lectura base a partir de la cual se efectuarán los controles.

Piezómetros.Se instalarán dos piezómetros ubicados: uno, en el coronamiento de la presa progresiva 0 + 105 a 12 m de profundidad desde la coronación, y el otro en el estribo izquierdo a 20 m de profundidad, que van a tener la finalidad de medir la profundidad del nivel freático, los piezómetros serán del tipo Casagrande (ver modelo en el plano) y su medición será en forma periódica, cada mes se



llevará un registro mensual de la variación del nivel freático, especialmente cuando el embalse esta lleno. Deberá confeccionarse un Manual de Operación y Mantenimiento de la presa, en el cual deberán considerarse estos aspectos.

Reglilla Linnimétrica.Se instalará una reglilla linnimétrica en el talud aguas arriba de la presa ubicado estratégicamente y con su acceso respectivo, con la finalidad de poder efectuar la lectura del nivel del embalse, debiendo leerse periódicamente, de acuerdo al requerimiento, este aspecto también ira establecido en el Manual de Operación indicado.Se instalará una reglilla linnimétrica en el canal aguas abajo, después de la cámara rompe presiones, que tendrá la finalidad de medir los caudales de descarga que saldrán de la presa.

Dique Temporal (Ataguia)Con la finalidad de desviar las aguas que pasan por el cauce del río Llancopi, se construirá un dique temporal ubicado a 150 m hacia aguas arriba del eje de la presa, en una zona aparente, que se encuentre fuera del área de obra. Será de tierra compactada, y sus dimensiones serán lo suficientemente adecuadas para desviar el agua hacia las tuberías de descarga instaladas.

La geometría del cuerpo de la presa se detalla con el siguiente plano:



Las referencias normativas en la cuales se deberá regir las especificaciones del material de soporte y de filtración son los siguientes:

Normas Internacionales ASTM C 40: Método De Ensayo Para Impurezas Orgánicas en

Agregados Finos Para Concreto. ASTM C 117: Método De Ensayo Para Materiales Finos

Menores De 75 mM (No 200) Tamizado De Agregados Minerales Por Lavado

ASTM C 127: Método de ensayo para la gravedad específica y absorción de agregados cuarzosos.

ASTM C 123: Método de Ensayo para partículas ligeras en agregados.

ASTM C 702: Método para Reducir en el campo muestras de agregados para ensayos Granulométricos.

ASTM D 75: Prácticas para Muestreo de Agregados. ASTM E 11: Especificaciones para Tamices de telas de

alambre para propósitos de Ensayo.

Normas Nacionales NTP350.001:70 Tamices De Ensayo NTP 400.012:76 agregados-análisis granulométrico

6.2 6.3



CAPITULO VII:CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES



CAPITULO VIII:ANEXOS


perfil de la presa llancopi

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