2015-03+Clasificacion+Bonaigua

Clasificacin hidrogrfica del dique de cierre de la balsa de Bonaigua en Baqueira-Beret

Oscar Farrerons Vidal, Miquel Mart Tineo

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Propuesta de clasificacin hidrogrfica del dique de

cierre del proyecto de la balsa de Bonaigua en la

estacin de Baqueira-Beret


Barcelona, marzo 2015

Escola Universitria dEnginyeria Tcnica Industrial de Barcelona. Consorci Escola Industrial de Barcelona.

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INTRODUCCIN

Este documento tcnico desarrolla el estudio para la formalizacin de la Propuesta de

Clasificacin del dique de cierre del proyecto de la balsa de Bonaigua en la estacin de

Baqueira-Beret.

La Confederacin Hidrogrfica del Ebro ha considerado que la obra se sita inmediata

al Dominio Pblico Hidrulico, por lo que ha requerido la redaccin de la presente

Propuesta.

En realidad la obra se sita en el entorno de la cabecera del ro Bonaigua, a la cota

2090 aproximadamente (coronacin).

La obra se encaja rodeada de terreno natural en todo su permetro excepto en el lado

este y noreste donde ha sido necesario formalizar el necesario cordn de terrapln de

cierre, siempre inferior a 5m. de altura (este), excepto en la localizacin noreste donde

el desnivel entre la cota de cimientos representada por el camino existente y la

coronacin se fija en 7m. como diferencia entre la 2090 y la 2083. Ello aunque la

restitucin y mejora del camino despus de las obras lo haya dejado a una cota

superior prxima a la 2085 y por tanto con inferior desnivel final.



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Asimismo cabe mencionar la forma de vaso natural que dispone la mitad norte (ello

explica cotas de fondo cercanas a la 2080), habiendo sido la mitad sur objeto de

importante excavacin y por tanto el origen real de las tierras de la obra.

El presente estudio se estructura en dos partes fundamentales, la propia memoria de

clculo de los caudales de rotura, y por otro lado la evaluacin de los mximos

caudales previsibles del ro Bonaigua en la zona prxima de la Pella en las condiciones

preexistentes a la balsa (pluviometra).

Es de la comparacin de ambos resultados de dnde se deriva el enjuiciamiento de

qu riesgo ha incorporado una hipottica rotura del dique de cierre de la nueva balsa.

Asimismo es relevante conocer que este tipo de instalaciones presenta condiciones de

vaciado progresivo cuando existe realmente la actividad de esqu en localizaciones

cercanas al recorrido que hara el agua, y condiciones de llenado a partir del deshielo

cuando la temporada de esqu ha finalizado y por tanto los esquiadores ya no existen,

y nos quedamos en un escenario simple de montaa.

Este documento est compuesto por 5 apartados:

1.- PROPUESTA DE CLASIFICACIN

2.- CARACTERSTICAS DE LA PRESA Y DE LA BALSA

3.-CARACTERSTICAS DEL CAUCE AGUAS ABAJO

4.- METODOLOGIA Y DATOS BSICOS DEL ANLISIS

5.- RESULTADOS DEL ANLISIS Y CONCLUSIONES

1.- PROPUESTA DE CLASIFICACIN

De acuerdo a lo expresado en la Directriz Bsica de Planificacin de Proteccin Civil

ante el Riesgo de Inundaciones, y ms concretamente en lo estipulado en el

Reglamento Tcnico de Seguridad de Presas y Embalses, la clasificacin que se

propone para el dique de cierre de la balsa de Bonaigua es la categora C, que

corresponde a las presas cuya rotura o funcionamiento incorrecto puede producir

daos materiales de moderada importancia y slo incidentalmente prdidas de vidas

humanas.



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2.- CARACTERSTICAS DE LA PRESA Y DE LA BALSA

En este apartado se presenta:

Identificacin de la presa y del titular Situacin de la presa Caractersticas de la presa Caractersticas de la balsa Caractersticas hidrolgicas

2.1.- Identificacin de la presa y del titular

- Dique de cierre de la balsa de Bonaigua en la estacin de esqu de Baqueira-

Beret (Vall dAran).

- Titular: Baqueira/Beret S.A.

Estacin de esqu de Baqueira/Beret.

Oficinas cota 1500- Carretera de la Bonaigua s/n.

NAUT ARAN- LLEIDA.

- Datos de la concesin:

Balsa de almacenamiento de agua en Bonaigua para la produccin de nieve en

la estacin de montaa de Baqueira/Beret bajo la solicitud de concesin de

captacin de las aguas al pi de la cuenca del Alber.

2.2.- Situacin de la presa

- Cauce y cuenca hidrogrfica:

La balsa artificial para acumulacin de agua y produccin de nieve artificial, se

encuentra en la zona denominada como Pleta del Duc inmediata a Bonaigua, en

la cabecera del ro Bonaigua.

Queda pues la instalacin fuera de cauces fluviales, en todo caso cercana a

escorrentas prximas a entorno de cabecera, habindose informado a los



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departamentos pertinentes de la Generalitat de Catalunya y sumndose ahora

la Confederacin Hidrogrfica del Ebro.

- Provincia y Comunidad Autnoma:

La balsa en proyecto se sita en la estacin de esqu de Baqueira-Beret, en la Val

dAran, provincia de Lleida, comunidad autnoma de Catalua.

- Situacin por coordenadas UTM:

x = 334.800

y = 4.725.250

2.3.- Caractersticas de la presa

- Tipologa y altura del dique.

La balsa presenta el dique artificial de cierre en su vrtice noreste como parte

principal del cordn ms general del lado este.

La diferencia entre cota de cimientos (la del camino preexistente) es la 2.083, y

la de coronacin 2.090 generando por tanto un desnivel de 7m. (no gran

presa), que luego con la obra terminada se han visto minimizados por la

restitucin del camino a una cota algo superior.

Por lo que hace referencia al lado interior de la balsa, debido a su forma natural

de vaso en esta mitad norte, se alcanza una cota de fondo de 2.080

aproximadamente.

- Cotas de cauce, de embalse, de vertedero y coronacin

Como se ha dicho anteriormente, la balsa se encuentra fuera de situaciones de

aportaciones y avenidas de cauces del entorno, ms all de las aportaciones que el

tubo de alimentacin de la balsa sea capaz de transportar y desaguar por los

dispositivos de entrada.

La cota inferior de la balsa cabe situarla en la 2080 (pi de talud interior en la zona

ms profunda)

La cota de camino de coronacin la situamos en la 2090, con un resguardo de

1,00/1,20 m. frente al nivel normal de embalse cercano a la 2089, que en situacin de

vertedero alcanzara la 2089.



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- Longitud de coronacin

El dique de cierre noreste presenta una longitud de unos 70/80m., siendo acompaado

hacia el sur con un cordn menor de terrapln.

No se superan por lo tanto longitudes de dique ms all de los 500m.

Los terraplenes que conforman el dique de cierre, presentan taludes muy suaves, y

que ocupan la franja entre el 2:1 interior y el 3:1 y ms suaves en el caso del lado

exterior.

- rganos de desage y caudales de aliviado

El lago artificial (balsa) dispone de aliviaderos superiores de labio fijo, adems de

dispositivos adicionales de aliviado va la misma obra de fbrica de entrada, y desages

de fondo.

2.4.- Caractersticas de la balsa

La superficie embalsada presenta una dimensin cercana a los 10.000m2, con una

concentracin de agua algo superior a los 50.000m3.

El volumen anterior puede aumentar hasta los 99.500 m3 fijados en la concesin,

siempre incluyendo los derivados de la configuracin de vaso en su lado norte.

Por lo que se refiere a aspectos singulares de explotacin, cabe destacar que este tipo

de instalaciones para la produccin de nieve artificial, presenta un estado de

semillenado vaco en la poca invernal coincidente con la actividad de esqu, y un

estado de llenado a partir de primavera, cuando la concentracin y dinmica de esqu

desaparece, el deshielo se desarrolla, y con l, las posibilidades de utilizacin de las

escorrentas abundantes permiten los caudales de captacin ms significativos.

2.5.- Caractersticas hidrolgicas

Como se ha mencionado ya antes, esta instalacin, est ajena y liberada de

aportaciones derivadas de avenidas de proyecto extremas de los casos comunes de

cursos fluviales.



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S en cambio ser necesario comparar los caudales de rotura obtenidos ms adelante,

con los caudales de avenida del ro Bonaigua receptor de la hipottica rotura, a su

paso por la zona de referencia de la Pella.

Con todo lo anterior, es posible resumir los principales aspectos siguientes:

1. No se trata de un dique susceptible de caracterizacin como gran presa,

por:

- Presentar un desnivel entre coronacin y cota general de cimientos, inferior a 15 m.

- Presentar un volumen de embalse inferior a 1.000.000 m3. (V=entre 50.000m3 y un mximo de 99.500m3)

- Presentar caudales de aliviadero inferiores a 2000 m3/s

- Presentar longitudes de dique de cierre inferiores a 500 m.

2. Asimismo, es oportuno destacar aspectos principales y caractersticos de

esta instalacin frente a los que podramos considerar ms convencionales:

- Balsa ajena a las aportaciones de un curso cauce pblico, con la consiguiente proteccin frente avenidas de todo tipo.

- Instalacin con un diseo geomtrico de taludes que resulta conservador como consecuencia de la implantacin adaptada al

terreno, y a criterios de compensacin de tierra. Se llega a

dimensiones en superficie de asiento de dique de cierre de hasta

50m. (se pueden aproximar a la prolongacin de la geometra suave

de la depresin natural).

- Forma natural de vaso en el lado norte, que implica un volumen de retencin por el terreno natural significativo.

3.- CARACTERSTICAS DEL CAUCE AGUAS ABAJO

La zona de proyecto, paraje denominado como la Pleta del Duc, se sita justo

inmediata al Port de Bonaigua. Se trata por tanto de un mbito de alta montaa,

cercano a 2.100 m. de altitud, y sin ncleos inmediatos, ni edificaciones dispersas.

Tampoco se observan servicios esenciales colindantes, y los daos materiales

medioambientales que pudieran producirse son moderados y propios de ese entorno

de montaa.



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Hacia el lado donde cabe estudiar el riesgo potencial de rotura, discurre el ro Bonaigua

orientndose hacia la zona de remonte de la Pella, segn un perfil de cauce con

pendiente pronunciada propia de los tramos de cabecera, y con un lecho ms o menos

rugoso.

En el mbito prximo de Pella es donde realizamos el proceso de comparacin entre

caudales de rotura y caudales de avenidas, en este caso distinguiendo el caudal del

Bonaigua justo antes de la aportacin del Alber que es la cuenca de la que se solicit la

concesin para su aprovechamiento.

4.- METODOLOGIA Y DATOS BSICOS DEL ANLISIS

El planteamiento que se sigue para determinar el riesgo potencial y de ah la propuesta

de clasificacin del dique de cierre, responde a la publicacin del Ministerio de Medio

Ambiente Gua Tcnica para la Clasificacin de presas en funcin del riesgo potencial,

desarrollada a partir de la Directriz Bsica de Planificacin de Proteccin Civil ante el

riesgo de inundaciones (1995), y el posterior Reglamento Tcnico sobre Seguridad y

Embalses (1996).

En dicha gua se explicita es necesario evaluar considerar el riesgo potencial de dao

por rotura funcionamiento incorrecto, en contraposicin al concepto de dao

esperado estimado con determinada probabilidad de presentacin ocurrencia.

Este criterio que en nuestro caso se manifiesta como claramente rgido dadas las

condiciones excepcionalmente favorables de la instalacin analizada que conduciran a

unos daos afecciones esperables de probabilidad muy baja (diseo geomtrico

conservador, concepto de balsa impermeabilizada fuera de cauce pblico), no deja de

ser preceptivo y por tanto se mantiene como de obligado cumplimiento.

Por tanto, independientemente de los bajos niveles de riesgo esperables, se atiende al

concepto de riesgo potencial en funcin de las posibles afecciones a ncleos urbanos,

bienes esenciales, daos materiales medioambientales, siempre insistimos bajo el

prisma de dao potencial.

En definitiva, ms all de toda la descripcin que bien debera servir para emitir un

enjuiciamiento completo y razonable desde un perspectiva ingenieril, se trata



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finalmente de comprobar que los caudales derivados de una rotura funcionamiento

incorrecto son asumibles por los cauces del ro, y consecuentemente no se producen

afecciones que eleven la clasificacin del dique de cierre de la balsa a las categoras A

B.

Ser necesario por tanto estimar de acuerdo a la metodologa aceptada y propuesta

por la propia Gua Tcnica, el tiempo de rotura, el ancho de brecha, y el caudal pico de

rotura, para concluir mediante oportuno estudio de avenidas, sobre la capacidad de

desage de estos caudales por el cauce sin afectaciones no asumibles.

De entre los mtodos propuestos por la Gua tcnica, adoptaremos la formulacin

derivada del mtodo simplificado de modelacin (SMPDBK) como simplificacin del

mtodo completo (DAMBRK), herramienta suficiente en esta fase de trabajo, y que

dota de objetividad y consistencia a apreciaciones ingenieriles previas.

El mtodo del DAMBRK simplificado modelo SMPDBK, se desarrolla a partir de una

configuracin rectangular de la brecha de rotura, definindose el caudal instantneo

segn la ecuacin para un aliviadero de pared gruesa:



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Con F= 2rAs (cb) donde:

r= coeficiente emprico adimensional, de valor 3.

c= coeficiente de descarga igual a 1,7.

As= Superficie del embalse (m2).

b= ancho de brecha (m).

h= altura del embalse (m).

= tiempo de rotura (segundos).

Hmx: mx. terico del valor alcanzado para la carga sobre la brecha (m).

Qmx= caudal pico de rotura (m3/s), como mximo caudal de salida de la brecha

Determinacin del volumen de embalse y tiempo de rotura

El volumen de embalse lo ciframos en 75.000m3 como resultado de ampliar los

50.000m3 de salida un 50% considerando incluso un tope establecido y autorizado de

99.500 m3.

Tomamos lo indicado en la Gua Tcnica para obtener el tiempo de rotura, cuyo

resultado se considera corresponde correctamente con la tipologa y dimensiones del

dique dispuesto:

T o (horas) = 4,8 V0,5 /h

Por ejemplo con V= 0.050/0,075 Hm3, y h=7 m., resultara =0,20h aprox. (700 seg).

Determinacin de la superficie de embalse As:

De acuerdo con los planos adjuntos, se establece una superficie de embalse de

9.500m2, quedando del lado favorable si consideramos que todo el volumen de

embalse no es a priori activo (vaso natural en cierta fraccin).

Tomamos 80%, As= 7.500m2



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Determinacin de la anchura de brecha b:

Continuando con la formulacin del modelo simplificado SMPDBK, expresin

tambin recogida en la Gua Tcnica de aplicacin para diques de materiales sueltos.

b= 20 (Vh)0,25, obtenemos con V=0.050Hm3 y h=7m.

b= 15,30 m

Determinacin de Hmx:

Con todo lo anterior, determinamos Hmx en funcin de diversos valores de h (altura de

embalse):

Hmx = (F/(+F/h)2

Con F= 2r As / (cb)

= 700 seg.

b= ancho de brecha

Resulta Hmx = 1,28 m.

Caudal pico de rotura para el dique:

La seccin que tomamos como tipo para evaluar h, y recogiendo adems el resto de

parmetros a considerar, es:



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Datos: r= 3, C=1,7, As= 7.500m2, = 700 seg.,

h=7 m., b= 15,30 m.

Qmx = cb (F/(+F/h)3

Operando Qmx =48,4 m3/s.

Finalmente, adjuntamos grfico que muestra la relacin de caudales entre los modelos

simplificado y completo SMPDBK/DAMBRK para embalses triangulares (perfectamente

aplicable en el caso que nos ocupa), donde se pone de manifiesto cabe esperar

relaciones prximas a 1, y por tanto la similitud de caudales obtenidos por ambas

formulaciones.



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5.-RESULTADOS DEL ANLISIS Y CONCLUSIONES.

De todo lo anterior cabe resumir lo siguiente:

Q500 (ro Bonaigua antes Alber) = 32,15 m3/s Q500 (ro Bonaigua despus Alber) = 32,15 + 18,50 = 50,65 m3/s Qmx (pico de rotura dique) = 48,4 m3/s, segn formulacin del mtodo SMPDBK

De la comparacin de estos resultados, cabe concluir que los caudales instantneos

punta de rotura son, en ambos casos, equivalentes a los respectivos caudales de

avenida para un perodo de retorno de 500 aos. Con ello, deberan ser asumidos

desaguados por el cauce, dicho de otro modo, las instalaciones aguas abajo de la

balsa de Bonaigua no ven afectadas sus condiciones actuales por la implantacin de

dicha balsa, manteniendo pues los niveles de riesgo dentro del mbito que se

derivaran de una avenida Q500.

En definitiva, la construccin de la balsa no altera la situacin existente, procediendo

entonces la propuesta de clasificacin de los diques de cierre de Bonaigua a la

categora C, que se somete a anlisis por parte de la CHE, y a la resolucin que se

pueda solicitar correspondiente a la direccin General de Obras Hidrulicas.

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