ALMACENAMIENTO Y EMBALSESIng. Giovene Prez CampomanesEmail: gperezcampomanes@gmail.com

*USMP F I AHidrulicaLa regulacin artificial de nuestros ros es una necesidad, tratando de satisfacer la demanda social, cada da ms exigente y cambiante, que pretende introducir una correccin en el ciclo hidrolgico, ayudando a minimizar las consecuencias extremas de inundaciones o de grandes sequas.

1.1 INTRODUCCION

*USMP F I AHidrulicaEl carcter de una obra hidrulica, como puede ser la formacin de un embalse, ha venido tradicionalmente justificada por las mejoras para determinados usos produce: en el riego, el abastecimiento, la produccin de energa, etc.

*Embalse de la Presa Pillones

*Hidrulica1.2 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 poca de lluvias para ser soltadas en las pocas de estiaje.

Son volmenes de agua retenidos en un vaso topogrfico natural o artificial gracias a la realizacin de obras hidrulicas.

*2.3 Clasificacin La clasificacin de los embalses se puede hacer segn su funcin y segn su tamao, de la siguiente manera:

a) Segn su funcin a.1 Embalses de acumulacin: Retienen excesos de agua en perodos de alto escurrimiento.

a.2 Embalses de distribucin: No producen grandes almacenamientos pero facilitan regularizar el funcionamiento de sistemas de suministro de agua. a.3 Pondajes: Pequeos almacenamientos para suplir consumos locales o demandas pico.

*b) Segn su tamao :

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 pequeos o pondajes A < 1 MMC

A: volumen del embalse

*Represa de Itaipu

*2.4 Ventajas y desventajas de los embalses.a) Ventajas Mejoramiento en el suministro de agua, en pocas de sequa.

Aumento de las posibilidades y superficie de riegos.

Desarrollo de la industria pesquera.

Control de crecientes de los ros y daos causados por inundaciones.

*b) Desventajas: Prdidas en la actividad agroindustrial por inundacin de zonas con alto ndice de desarrollo.

Cambios en la ecologa de la zona.

Posible incremento de la actividad ssmica, especialmente durante el llenado de embalses muy grandes.

*Perdidas de hbitats naturales, poblaciones de especies y de degradacin de las cuencas arriba.

Desaparicin y desplazamiento por inundacin del embalse.

Emisin de gases por efecto invernadero.

Interferencia en migracin reproductiva de los peces.

*Represa las tres gargantas

REFLEXIONESLas grandes represas interfieren en las reacciones ecolgicas de la cuenca de un Ro, aguas abajo y aguas arriba.Esto se debe a que un Ro no es un canal de agua si no un ecosistema, con diversos elementos vivos y no vivos, entrelazados en ciclos y ritmos de produccin y descomposicin.*

REFLEXIONESCasi todos los impactos ambientales de las represas pueden ser mitigados por medio del diseo y del manejo. Algunos( emisin de CH4, metilacin de Hg) se reducen segn pasan los aos.PERO.*

Los esfuerzos hechos a la fecha para contrarrestar los impactos ecosistmicos de las grandes represas han tenido un xito limitado debido a la falta de atencin 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 ejecucin y xito solo parciales de medidas de mitigacin.*

Factores clave que influyen sobre las emisiones de GEI por represas

DEFORESTACIN DE CABECERAS

*2.5 Capacidad de almacenamiento:

Es la capacidad necesaria para atender totalmente la demanda del proyecto. Esta capacidad deber ser incrementada para tener en cuenta la evaporacin y otras que pudieran presentarse en el almacenamiento.

Se determina la capacidad mxima de un embalse teniendo en cuenta sus condiciones geolgicas apropiadas y que los rendimientos hdricos de la cuenca aseguren su funcionamiento.

Para conocer la capacidad de almacenamiento es necesario estudiar las diferentes ubicaciones de la boquilla de la presa

*HidrulicaEn cualquier mes o da se cumple la ecuacin:

Qd = Q DDe donde :Qd : Gasto por derivarQ : Gasto en el emplazamiento de la represa.D : Demanda del proyecto de riego.USMP F I A

*Presa El Pae RepRESA

lAS

tRES

gaRGanTAs

*USMP F I AHidrulica2.4 FINALIDAD:

Regular las masa hdricas.

Para prevenir daos en las obras hidrulicas y en las poblaciones.

Evitar la contaminacin de los curso de agua en las minas (disear presas de relaves).

*Hidrulica2.5 CAPACIDAD FISICA DE UN VASO DE ALMACENAMIENTO

La capacidad de almacenamiento y el espejo de un vaso se grafica mediante la curva de reas y volmenes ( ver grafico adjunto).

Una vez elegida la ubicacin de la represa, es posible delinear la traza de aguas mximas del vaso y determinar las reas del espejo del agua del reservorio y los volmenes almacenados, para lo cual se procede a arear cada 02 metros las curvas de nivel dentro del almacenamiento.

USMP F I A

SECCION MAXIMA Y CURVA AREA-VOLUMEN

*2.5.1 Niveles caractersticos Nivel de embalse muerto (NME)

Nivel mnimo de operacin del embalse (NMOE): Nivel normal del agua (NNE):

Nivel forzado de agua (NFE):

*

*LAGUNA DE ANTACOTO

*

ElevacinreareaDhDVV( msnm)( Ha)(m2)(m)(Mm3)(Mm3)115800011603,535.00020,020,02116212,5125.00020,150,17116423230.00020,350,52116636360.00020,591,11116865,5655.000212,11117093930.00021,583,691172121,51.215.00022,145,831174167,81.678.00022,888,711176190,41.904.00023,5812,291178240,82.408.00024,316,591180365,33.653.00026,0222,61

2.6 Rendimiento del embalse

Es la cantidad de agua que puede proporcionar el embalse en un intervalo especfico de tiempo. El rendimiento seguro o firme, es la cantidad mxima de agua que puede garantizarse durante un perodo crtico de sequa. *

*2.6.1 Procedimiento general para la planeacin de un embalse : Clculo del costo del embalse para varias alturas del llenado. Clculo del costo del beneficio que se puede obtener al garantizar una demanda para varias alturas de llenado. Clculo del beneficio neto. Seleccin del proyecto con mayores beneficios, considerando, otros factores como el social y el ecolgico.

*

AlturaCostoBeneficioBeneficio neto0024,124,14013,469,756,35546117,46062179,8117,86475,7201,8126,16786,7220,2133,56890230140751202361167615024090

2.7 ESTUDIOS QUE DEBEN REALIZARSE EN LOS ALMACENAMIENTO

2.7.1 Estudio del vaso o cubeta de almacenamiento.

2.7.2. El estudio de la boquilla o lugar de emplazamiento de la represa.

2.7.3. El estudio de ubicacin del aliviadero o vertedero de excedencias.*

2.7.1 Estudio del vaso o cubeta de almacenamiento:

La localizacin de un vaso depende en gran medida del costo de la represa que controla el volumen de almacenamiento y depender de las condiciones fsicas e hidrolgicas de la cuenca por encerrar.

El aprovechamiento optimo de un vaso ubicado en la cordillera de los andes, ser necesario efectuar una profunda investigacin de su seguridad, mediante el estudio de glaciares y lagunas peligrosas que pudieran afectar el vaso con desbordamientos imprevistos *

Los costos de expropiacin de terrenos y de reubicacin de obras civiles y ruinas arqueolgicas que pudieran aumentar su costo excesivamente.

La traza mxima de inundacin debe efectuarse un estudio minucioso de las condiciones de estabilidad, permeabilidad y fugas de agua a otras cuencas. *

HidrulicaSe debe ver el vaso como atractivo turstico.Es preferible un vaso profundo a un vaso no profundo.*USMP F I A

*

*El estudio de las filtraciones en el vaso ( Recreta). El estudio de las colmataciones de los almacenamientos: reservorio de Poechos, que tiene problemas de sedimentaciones, y el de reservorio de gallito ciego.

Para evitar el desbordamiento se debe efectuar un estudio de las avenidas de diseo, relacionado con la seguridad de la obra.

*2.7.2 El estudio de la Boquilla.

Se inicia de las posibles ejes de la presa, considerando en el anlisis los aspectos geolgicos, topogrficos, canteras cercanas y facilidades para la construccin de la presa.

Los levantamientos topogrficos deben cubrir una cota de 50 m superior al nivel de coronacin de la presa y cubrir las posibles reas de relleno de la presa.

*

Corte geolgico de la boquilla

*Los estudios geolgicos, deben comprender el rea de la presa, el rea de las canteras, los estribos y el fondo de la presa, cuando es necesario debern efectuarse estudios geotcnicos para estudiar la estabilidad de las formaciones rocosas. Fallas geolgicas y buzamientos.

*Se deben efectuar estudios ssmicos del rea de la presa y del vaso, que permiten la seguridad plena de los diseos.

Los estudios hidrolgicos permiten determinar la capacidad posible del almacenamiento ( ?)

Definir los niveles mximos que pudieran alcanzar las aguas en la presa.

*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 determinacin de la altura de la presa depende de los recursos hdricos de la cuenca y de los posibles usos de agua.

*2.7.3ESTUDIO 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 dae.

La cota del aliviadero se fija con el nivel normal de almacenamiento, es decir con el volumen mximo embalsable.

*Un aliviadero consta de las estructuras siguientes:

Una toma o vertedero destinado a desviar los caudales que exceden el nivel normal.Una rpida que transporta el agua hasta los niveles inferiores de la presa.Una estructura que devuelve las aguas de su cauce.

*Para el diseo de los aliviaderos se efectan principalmente: estudios hidrolgicos.Son necesarias los anlisis estructurales del vertedor.

*2.7.4 Estudio de las obras de evacuacin 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 mxima demanda del proyecto, as como para eliminar parte de las excedencias.

Los caudales mximos de los desages profundos suelen ser 10 a 20 veces el caudal medio .

*2.7.5 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 ncleo 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 mxima de 03 Km.

Vaso de la lagunaPresa

*para el caso de materiales plsticos pruebas de consolidacin y corte triaxial. As como las pruebas de permeabilidad.Para materiales rocosos se ejecutan pruebas de mecnica de rocas y comprensin, as como exmenes mineralgicos y de dureza de la roca.

*La ecuacin 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 evaporacin en MM3.Vs = Volumen soltado( salida) de la represa, en MM3.

*

*Mediante la formula, siguiente se puede calcular por evaporacin:

Pc = C *S , en ( MM3).

C = coeficiente de evaporacin diario o mensualS = rea del espejo de agua en KM2 en el intervalo del tiempo de la observacin

Al inicio de las soltadas de agua de la represa puede incrementarse las perdida de infiltracin en el cauce tambin las perdidas de evaporacin por lo cual analizar sus efectos en el escurrimiento fluvial natural.Para una mejor interpretacin de los clculos se dibujan llamada curva de funcionamiento del reservorio.

*

DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE UN EMBALSE ECUACIN MATEMTICA DE ALMACENAMIENTO

*FIN DEL TEMA

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