Estudio hidráulico y de estabilidad de una presa de materiales sueltos sobre el río Callazas en la región de Tacna
El presente proyecto consiste en el estudio de una presa de materiales sueltos en la región de Candarave (Tacna). Esta zona es conocida por ser muy árida, con largas épocas de estiaje que comprometen su agricultura, la principal fuente de ingresos de sus poblados. La UNI ya había realizado un An...
| Autor Principal: | Pérez Preciado, Miguel |
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| Formato: | Tesis de Licenciatura |
| Idioma: | Español |
| Publicado: |
Pontificia Universidad Católica del Perú
2018
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| Materias: | |
| Acceso en línea: |
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/10344 |
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| Sumario: |
El presente proyecto consiste en el estudio de una presa de materiales sueltos en la
región de Candarave (Tacna). Esta zona es conocida por ser muy árida, con largas
épocas de estiaje que comprometen su agricultura, la principal fuente de ingresos
de sus poblados.
La UNI ya había realizado un Análisis de Factibilidad en 2011 con una primera
ubicación, pero la obra no pudo ser llevada a cabo debido a que la capacidad
portante del subsuelo en el eje escogido era escasa, y las filtraciones
desproporcionadas. Por ello, en el presente proyecto se estudia la ubicación del
cuerpo de presa trescientos metros aguas abajo, en una zona con mejores
parámetros geotécnicos.
Para comenzar, se determinó que la presa debía ser de materiales sueltos para
maximizar los beneficios al encontrarse canteras relativamente cerca. Además,
aunque la capacidad portante mejora con el nuevo eje, no es suficiente para otros
tipos de presa que están relacionadas con mayores presiones. Con las demandas y
ofertas se llegó a la conclusión que un volumen útil de 17.82 MMC era suficiente,
cumpliendo con un 90% de garantía anual. Con este volumen necesario, la curva
Cota – Volumen y un pre-diseño de los órganos de desagüe (el desagüe de fondo
que funciona como bocatoma y el aliviadero de canal lateral) se obtuvo una cota de
coronación para el núcleo de 4373.5 msnm, y de 4375.0 msnm para la propia
presa.
A partir de aquí, se hizo un análisis integrado de filtraciones y estabilidad con
software de GeoStudio©. La primera parte fue estudiada con el programa SEEP©
realizando análisis estacionario y transitorio para observar la situación en
desembalse rápido. Las filtraciones resultaron ser escasas debido a que
prácticamente sólo se pueden producir a lo largo de la presa, porque el modelo de
subsuelo referenciado tenía una capa superficial con una permeabilidad muy baja.
De ese mismo estudio se obtuvieron también las presiones intersticiales que se
usarían para el análisis de estabilidad. Respecto a este segundo estudio, se usó el
programa SLOPE©, para las diferentes situaciones requeridas: final de la
construcción, a largo plazo, tras desembalse rápido y con una combinación de
sismo con las anteriores. Después de analizar la estructura, se llegó a la conclusión
de que la geometría inicial del cuerpo debía reformularse para el talud de aguas arriba, porque se producía falla en desembalse rápido con sismo. Las soluciones
propuestas se basaban en micropilotes a modo de pantalla, una berma inferior con
enrocado y/o una disminución de la pendiente del talud. Finalmente, tras descartar
las dos primeras opciones por mejorar escasamente la estabilidad, se optó por
aumentar el talud aguas arriba de 2H:1V a 2.5H:1V.Esta última elección dio buenos
resultados en los análisis que no habían pasado con el anterior talud. Obviamente,
las filtraciones son incluso menores que en el otro caso, por lo que no se volvió a
analizar.
Por último, se hizo un análisis profundo de los órganos de desagüe. En primer lugar
se estudió el desagüe de fondo, con entrada a 4342.1 msnm y salida a 4320 msnm,
cuyas pérdidas no suponen un problema para su normal funcionamiento. A
continuación se delimitó la cuenca de disipación de energía del agua sabiendo que
el cauce del río se ubica a 4310 msnm, siendo suficiente una longitud de 24 metros
a partir del pie del talud aguas abajo.
Para terminar. se analizó al aliviadero, siendo éste de tipología de canal para
ahorrar espacio en la estrecha cerrada. Para su entrada bastan 5 metros de ancho,
debido a que las lluvias no son torrenciales y el propio embalse lamina de forma
muy plana cualquier tormenta de la zona, independientemente del tamaño del
aliviadero a partir de cierta magnitud. El canal tendrá 3 metros de anchura tanto en
su tramo subcrítico como en el crítico, variando su altura en función de su régimen.
Como la pendiente de la rápida es muy pronunciada y los caudales desembalsados
no son muy altos, se determinó que el uso de bloques de disipación tendría un buen
funcionamiento. Estos bloques se ubican en filas diseñadas alternadamente, con
una distancia entre ejes de 2.1 metros. Con el uso de este sistema de disipación,
una cuenca de disipación con enrocado bastaría para restituir el agua al cauce con
una velocidad normal. |
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