segunda-sesion
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La regulación artificial de nuestros ríos es una
necesidad, tratando de satisfacer la demanda
social, cada día más exigente y cambiante,
que pretende introducir una corrección en el
ciclo hidrológico, ayudando a minimizar las
consecuencias extremas de inundaciones o de
grandes sequías.
2.1 INTRODUCCION
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El carácter de una obra hidráulica, como puede ser la
formación de un embalse, ha venido tradicionalmente
justificada por las mejoras para determinados usos
produce: en el riego, el abastecimiento, la producción de
energía, etc.
4Embalse de la Presa Pillones
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2.2 DEFINICION:
Embalses, almacenamientos, pondajes, azudes o
reservorios, son los vasos que se cierran mediante
una represa, con el objeto de recoger las aguas de la
cuenca, en la época de lluvias para ser soltadas en las
épocas de estiaje.
Son volúmenes de agua retenidos en un vaso
topográfico natural o artificial gracias a la realización
de obras hidráulicas.
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2.3 Clasificación
La clasificación de los embalses se puede hacer según
su función y según su tamaño, de la siguiente manera:
a) Según su función
a.1 Embalses de acumulación:
a.2 Embalses de distribución:
a.3 Pondajes:.
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b) Según su tamaño :
a.1 Embalses gigantes > 100,000 MMC
a.2 Embalses muy grandes 100,000 MMC > A >
10,000 MMC
a.3 Embalses grandes 10,000 Mm3 > A > 1,000
MMC
a.4 Embalses medianos 1,000 Mm3 > A > 1 MMC
a.5 Embalses pequeños o pondajes A < 1 MMC
A: volumen del embalse
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Represa de Itaipu
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2.4 Ventajas y desventajas de los embalses.
a) Ventajas
Mejoramiento en el suministro de agua, en épocas
de sequía.
Aumento de las posibilidades y superficie de riegos.
Desarrollo de la industria pesquera.
Control de crecientes de los ríos y daños causados
por inundaciones.
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b) Desventajas:
Pérdidas en la actividad agroindustrial por
inundación de zonas con alto índice de desarrollo.
Cambios en la ecología de la zona.
Posible incremento de la actividad sísmica,
especialmente durante el llenado de embalses
muy grandes.
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Perdidas de hábitats naturales, poblaciones de
especies y de degradación de las cuencas
arriba.
Desaparición y desplazamiento por inundación
del embalse.
Emisión de gases por efecto invernadero.
Interferencia en migración reproductiva de los
peces.
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Represa las tres gargantas
REFLEXIONES
Las grandes represas interfieren en las
reacciones ecológicas de la cuenca de un
río, aguas abajo y aguas arriba.
Esto se debe a que un río no es un canal
de agua si no un ecosistema, con
diversos elementos vivos y no vivos,
entrelazados en ciclos y ritmos de
producción y descomposición.
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REFLEXIONES
Casi todos los impactos ambientales de las
represas pueden ser mitigados por medio
del diseño y del manejo.
Algunos( emisión de CH4, metilación de Hg)
se reducen según pasan los años.
PERO….
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Los esfuerzos hechos a la fecha para
contrarrestar los impactos ecosistémicos
de las grandes represas han tenido un
éxito limitado debido a la falta de atención
en cuanto proveer y evitar los impactos, a
la calidad deficiente y a la incertidumbre
de las predicciones, a la dificultad de
hacer frente a todos los impactos y a la
ejecución y éxito solo parciales de
medidas de mitigación.
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Factores clave que influyen sobre
las emisiones de GEI por represas
Viento
Desgasificación
Prod. y
muerte de
plancton
Prod. y muerte
de plantas
acuáticas
Descomposición de biomasa
y de suelos inundados
Aportes de C
y N de aguas
arriba
Fluctuaciones del
caudal
CH4
burbujas
CO2
difusión
DEFORESTACIÓN DE CABECERAS
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2.5 Capacidad de almacenamiento:
Es la capacidad necesaria para atender totalmentela demanda del proyecto. Esta capacidad deberá serincrementada para tener en cuenta la evaporación yotras que pudieran presentarse en elalmacenamiento.
Se determina la capacidad máxima de un embalseteniendo en cuenta sus condiciones geológicasapropiadas y que los rendimientos hídricos de lacuenca aseguren su funcionamiento.
Para conocer la capacidad de almacenamiento esnecesario estudiar las diferentes ubicaciones dela boquilla de la presa
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En cualquier mes o día se cumple la
ecuación:
Qd = Q – DDe donde :
Qd : Gasto por derivar
Q : Gasto en el emplazamiento de la represa.
D : Demanda del proyecto de riego.
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Presa “ El Pañe “
R
e
p
R
E
S
A
l
A
S
t
R
E
S
g
a
R
G
a
n
T
A
s
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2.6 FINALIDAD:
Regular las masa hídricas.
Para prevenir daños en las obras hidráulicas
y en las poblaciones.
Evitar la contaminación de los curso de agua
en las minas (diseñar presas de relaves).
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2.7 CAPACIDAD FISICA DE UN VASO DEALMACENAMIENTO
La capacidad de almacenamiento y el espejo deun vaso se grafica mediante la curva de áreas yvolúmenes ( ver grafico adjunto).
Una vez elegida la ubicación de la represa, esposible delinear la traza de aguas máximas delvaso y determinar las áreas del espejo del aguadel reservorio y los volúmenes almacenados,para lo cual se procede a arear cada 02 metroslas curvas de nivel dentro del almacenamiento.
SECCION MAXIMA Y CURVA
AREA-VOLUMEN
SECCION MAXIMA DE PRESA
NOTA
REALIZADA POR INRENA JUNIO 2005
LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DE LA ZONA DE EMBALSE
FUENTE:
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2.7.1 Niveles característicos
Nivel de embalse muerto (NME)
Nivel mínimo de operación del embalse (NMOE):
Nivel normal del agua (NNE):
Nivel forzado de agua (NFE):
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260
265
270
275
280
285
290
295
300
305
310
315
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Ele
vació
n (
m)
Volumen (millones m³)
Inicial 50 años
NAMO = 310,00 m
NAMI 2 = 285,5 m
VTOTAL = 88,5 hm³
VTOTAL = 63,6 hm³VNAMI 2 = 2,7 hm³
Curva Elevación-Volumen – 50 años –
Niveles y Volúmenes Característicos
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27
LAGUNA DE ANTACOTO
2.8 ESTUDIOS QUE DEBEN REALIZARSE ENLOS ALMACENAMIENTO
2.8.1 Estudio del vaso o cubeta dealmacenamiento.
2.8.2. El estudio de la boquilla o lugar deemplazamiento de la represa.
2.8.3. El estudio de ubicación del aliviadero overtedero de excedencias.
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2.8.1 Estudio del vaso o cubeta de almacenamiento:
La localización de un vaso depende en gran
medida del costo de la represa que controla el
volumen de almacenamiento y dependerá de las
condiciones físicas e hidrológicas de la cuenca por
encerrar.
El aprovechamiento optimo de un vaso ubicado en
la cordillera de los andes, será necesario efectuar
una profunda investigación de su seguridad,
mediante el estudio de glaciares y lagunas
peligrosas que pudieran afectar el vaso con
desbordamientos imprevistos 29
• Los costos de expropiación de terrenos y de
reubicación de obras civiles y ruinas
arqueológicas que pudieran aumentar su costo
excesivamente.
• La traza máxima de inundación debe efectuarse
un estudio minucioso de las condiciones de
estabilidad, permeabilidad y fugas de agua a
otras cuencas.
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• Se debe ver el vaso como atractivo turístico.
• Es preferible un vaso profundo a un vaso no
profundo?
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El estudio de las filtraciones en el vaso( Recreta).
El estudio de las colmataciones de losalmacenamientos: reservorio de Poechos, quetiene problemas de sedimentaciones, y el dereservorio de gallito ciego.
Para evitar el desbordamiento se debe efectuarun estudio de las avenidas de diseño,relacionado con la seguridad de la obra.
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2.8.2 El estudio de la boquilla.
Se inicia de las posibles ejes de la presa,considerando en el análisis los aspectosgeológicos, topográficos, canteras cercanasy facilidades para la construcción de la presa.
Los levantamientos topográficos deben cubriruna cota de 50 m superior al nivel decoronación de la presa y cubrir las posiblesáreas de relleno de la presa.
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35
Se deben efectuar estudios sísmicos del área
de la presa y del vaso, que permiten la
seguridad plena de los diseños.
Los estudios hidrológicos permiten determinar
la capacidad posible del almacenamiento ( ?)
Definir los niveles máximos que pudieran
alcanzar las aguas en la presa.
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• Efectuar los estudios de permeabilidad de
campo en el eje de la boquilla y el vaso.
• El estudio de la boquilla permite elegir el tipo
mas conveniente de presa y analizar
diferentes alternativas.
• La determinación de la altura de la presa
depende de los recursos hídricos de la
cuenca y de los posibles usos de agua.
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2.8.3 ESTUDIO DEL ALIVIADERO
Los vertederos o aliviaderos tiene por objeto
eliminar en el tiempo mas breve las
descargas de avenidas y evitar que la presa
se dañe.
La cota del aliviadero se fija con el nivel
normal de almacenamiento, es decir con el
volumen máximo embalsable.
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Un aliviadero consta de las estructuras siguientes:
Una toma o vertedero destinado a desviar los
caudales que exceden el nivel normal.
Una rápida que transporta el agua hasta los niveles
inferiores de la presa.
Una estructura que devuelve las aguas de su cauce.
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Para el diseño de los aliviaderos se efectúan
principalmente: estudios hidrológicos.
Son necesarias los análisis estructurales del
vertedor.
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2.8.4 Estudio de las obras de
evacuación o tomas.
El volumen almacenados se evacua de la
presa mediante los conductos de fondo
acondicionados que tiene la mayor parte de
las veces una capacidad igual a la máxima
demanda del proyecto, así como para
eliminar parte de las excedencias.
Los caudales máximos de los desagües
profundos suelen ser 10 a 20 veces el
caudal medio .
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2.8.5 Estudios de las canteras de materiales
Para el caso de presas de tierra y de
enrocamiento se necesitan las canteras de
materiales arcillosos para el núcleo de la
presa y materiales permeables ( arenas y
gravas) para las escarpas de la represa.
Las canteras de materiales deben ubicarse
en proximidades de la presa con una
distancia máxima de 03 Km.
Vaso de la laguna
Presa
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La ecuación de funcionamiento es :
Vf= Vi-Pe-Vs.De donde :
Vf = Volumen final o actual del reservorio en
MM3.
Vi = Volumen anterior, en MM3.
Pe = Perdida por evaporación en MM3.
Vs = Volumen soltado( salida) de la represa,
en MM3.
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Mediante la formula, siguiente se puede calcular por
evaporación:
Pc = C *S , en ( MM3).
C = coeficiente de evaporación diario o mensual
S = Área del espejo de agua en KM2 en el intervalo del
tiempo de la observación
Al inicio de las soltadas de agua de la represa puede
incrementarse las perdida de infiltración en el cauce
también las perdidas de evaporación por lo cual analizar
sus efectos en el escurrimiento fluvial natural.
Para una mejor interpretación de los cálculos se dibujan
llamada curva de funcionamiento del reservorio.
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DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE
ALMACENAMIENTO DE UN EMBALSE
ECUACIÓN MATEMÁTICA DE ALMACENAMIENTO
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ESQUEMA DE UNA PRESA
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50
51
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Falla Problemas
Hidráulica ( 20%
corresponden a presas
altas y 50 % a presas
bajas).
Asentamiento debido a la compresibilidad del terreno de
fundación.
Paso del agua por encima de la cresta debido a asentamientos o
a la poca capacidad del vertedero
Acción de las olas sobre el parámetro aguas arriba
Fallas del filtro
Erosión al pie de la presa si la descarga de agua del vertedero y
la salida fondo queda muy próximo a la estructura.
Erosión de los taludes debido a la lluvia.
Filtración ( 50 %
corresponden a presas
altas y 30 % a presas
bajas)
Perdida de agua debido a la erosión, o a terraplenes permeables
desde el principio
Raíces formando parte del terraplén
Filtraciones a lo largo de conducción que cruzan el terraplén
Filtraciones a lo largo de conductos que cruzan el terraplén
Fallas por expansión y contracciones de suelos plásticos
Animales que excavan el terraplén
Estructural ( 33%
corresponden a presas
altas y 20% a presas
bajas)
Deslizamiento de la fundación
Alta velocidad de construcción
Deslizamiento de los taludes debido a materiales inadecuados de
construcción, desembalses rápidos, cambios en la posición de las
líneas de flujo, factores atmosféricos
Angulo de fricción interna del suelo menor del esperado
Desembalse rápido
Taponamiento del filtro53
Trabajo en claseCon la información recabada, en la sesión deberán
resolver la siguiente cuestionario:
• Cuales consideran Uds. que son los cambios climáticos
generados por los grandes embalses.
• Si tuviera la posibilidad de decidir entre construir
embalses de 400 MMC o reemplazarlos por 10
embalse pequeños de 40 MMC, cual elegirías,
justifique su respuesta.
• Cual es su opinión del problema presentado en
CONGA- Cajamarca, que propuesta podría plantear
para?56
• Los embalse ubicados en la zona norte del Perú,
sufren del problema de colmatación, reduciendo
año a año su volumen disponible, que propuesta
presentaría para su mejora?
• Que características mínimas deberá tener el vaso,
para la elección de la zona de embalse, justifique
su respuesta?
• Por que cree usted que la gran mayoría de
embalse su presa es de tierra, justiqué su
respuesta?
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58FIN DEL TEMA