a07_calculs_hidraulics

PROJECTE CONSTRUCTIU DE DIPÒSIT DEL PARC DE TORREBLANCA I D'ALTRES OBRES COMPLEMENTÀRIES PER A LA RIERA DE PAHISSA. (TT.MM DE SANT JUST DESVERN, SANT JOAN DESPI I SANT FELIU DE LLOBREGAT) ANNEX DE CÀLCULS HIDRÀULICS

1

AANNNNEEXX DDEE CCÀÀLLCCUULLSS HHIIDDRRÀÀUULLIICCSS..

ÍNDEX 1 INTRODUCCIÓ .......................................................................................................... 3

2 BASSA DE LAMINACIÓ............................................................................................ 3

2.1 MODEL MIKE21 ..................................................................................................... 3

2.1.1 Descripció teòrica del model .............................................................................. 3 2.1.1.1 Equacions Principals ............................................................................................. 3 2.1.1.2 Formulació numèrica ............................................................................................ 3

2.1.2 Condicionants hidràulics .................................................................................... 4

2.1.3 Dades d’entrada ................................................................................................ 4 2.1.3.1 Geometria ............................................................................................................. 4 2.1.3.2 Cabals ................................................................................................................... 5 2.1.3.3 Resistència ........................................................................................................... 5 2.1.3.4 Intervals de temps ................................................................................................. 5

2.1.4 Resultats de la simulació ................................................................................... 6 2.1.4.1 Estat Actual ........................................................................................................... 6 2.1.4.2 Implantació de Bassa .......................................................................................... 10

2.2 BUIDAT ................................................................................................................ 19

2.3 PROTECCCIONS DE TALUSSOS ...................................................................... 19

2.3.1 Sobreeixidors d’entrada ................................................................................... 19

2.3.2 Marge dret de la riera de Pahissa ................................................................... 20

2.4 DRENATGE DE FONS DE BASSA ...................................................................... 21

3 DIPÒSIT ANTI-DSU I DE LAMINACIÓ ................................................................... 23

3.1 VOLUM ANTI-DSU ............................................................................................... 23

3.2 MODELITZACIÓ DEL SISTEMA AMB MIKE-URBAN ......................................... 23

3.2.1 Descripció teòrica del model ............................................................................ 23 3.2.1.1 Equacions Principals ........................................................................................... 23 3.2.1.2 Formulació numèrica .......................................................................................... 23

3.2.2 Condicionants hidràulics .................................................................................. 24

3.2.3 Dades d’entrada .............................................................................................. 24 3.2.3.1 Geometria ........................................................................................................... 24 3.2.3.2 Cabals ................................................................................................................. 25 3.2.3.3 Resistència ......................................................................................................... 25 3.2.3.4 Intervals de temps ............................................................................................... 25

3.2.4 Resultats de la simulació ................................................................................. 26 3.2.4.1 Estat Actual ......................................................................................................... 26 3.2.4.2 Implantacions de bassa i dipòsit ........................................................................ 32

3.3 ENTRADA AL DIPÒSIT ........................................................................................ 40


2

3.4 SOBREEIXIDOR .................................................................................................. 40

3.5 BUIDAT ................................................................................................................ 41

3.6 QUALITATS D’AIGUA D’ENTRADA AL DIPÒSIT ................................................ 42

3.7 EFICIÈNCIA DE LA FUNCIONLITAT ANTI-DSU ................................................. 42

APÈNDIX 1: RESULTATS NUMÈRICS MODEL MIKE-21. ESTAT ACTUAL

APÈNDIX 2: RESULTATS NUMÈRICS MODEL MIKE-21. IMPLANTACIÓ BASSA

APÈNDIX 3: RESULTATS NUMÈRICS MODEL MIKE-URBAN. ESTAT ACTUAL

APÈNDIX 4: RESULTATS NUMÈRICS MODEL MIKE-URBAN. IMPLANTACIONS BASSA I DIPÒSIT


3

1 INTRODUCCIÓ

A la redacció del “PLA DIRECTOR D’AIGÜES PLUVIALS A L’ÀMBIT DE L’ENTITAT METROPOLITANA DE SERVEIS HIDRÀULICS I TRACTAMENT DE RESIDUS”, endavant PDAP_EMSHTR, s’ha detectat una insuficiència en la capacitat hidràulica de la riera de Pahissa en diversos punts al seu pas pel nucli urbà.

Després d’una anàlisi de diferents alternatives d’implantació d’estructures de laminació d’avingudes (veure Annex d’Alternatives), es va concloure que l’alternativa més idònia des dels punts de vista hidràulic, econòmic, de gestió i de menor impacte correspon a una solució mixta d’una bassa de laminació de 44.400 m3 localitzada a la zona de Can Gelabert i un dipòsit de laminació i anti-DSU de 14.400 m3 al parc de Torreblanca.

En els successius apartats d’aquest annex es presenten les simulacions hidràuliques que justifiquen el dimensionament hidràulic de les obres projectades.

Els programes de modelització hidràulica utilitzats són el Mike-21 i el Mike-Urban (Mouse), del Danish Hydraulics Institute (DHI). Igualment es van desenvolupar fulles Excel per als càlculs de dimensionament de les obres de protecció de talussos, buidat de dipòsit, i sobreeixidor d’emergència del dipòsit.

2 BASSA DE LAMINACIÓ

2.1 MODEL MIKE21

2.1.1 Descripció teòrica del model

El model hidrodinàmic inclòs en el programa MIKE21 és un sistema numèric general per a la simulació de nivells i velocitats de fluxos en rius, estuaris, i àrees costeres. Simula fluxos bidimensionals no permanents en una capa (verticalment homogenis).

2.1.1.1 Equacions Principals

Les següents equacions de conservació de massa i momentum integrat en la vertical, descriuen el flux i les variacions de nivell d’aigua.

td

yq

xp

t ∂∂

=∂∂

+∂∂

+∂∂ζ

Eq. 2-1

( ) ( ) 0··122

222

=∂∂

+−Ω−⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡∂∂

+∂∂

−⋅

++

∂∂

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

+∂∂

xPhfVVh

yh

xhCqpgp

xgh

hpq

yhp

xtp a

wxqxyxx

w ρττ

ρζ Eq. 2-2

( ) ( ) 0··122

222

=∂∂

+−Ω−⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡∂∂

+∂∂

−⋅

++

∂∂

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

+∂∂

yPhfVVh

yh

xhCqpgq

ygh

hpq

yhq

xtq a

wypxyyy

w ρττ

ρζ Eq. 2-3

On:

),,( tyxh : calat d’aigua (=ζ-d en m)

:),,( tyxd variació del calat amb el temps (m)

:),,( tyxξ nivell de la superfície (m)

:),,(, tyxqp densitats de flux en les direccions x i y (m3/s/m) = (u·h, v·h); (u,v) = velocitats en les direccions x i y.

:g acceleració de la gravetat (m/s2)

:)(Vf factor de fricció del vent

:),,(,, tyxVVV yx velocitat del vent i components en les direccions x i y (m/s)

:),( yxΩ paràmetre de Coriolis (s-1)

:),,( tyxpa pressió atmosfèrica (kg/m/s2)

:wρ densitat de l’aigua (m3/s)

:, yx coordenades espacials (m)

:t temps (s)

:,, xyyyxx τττ components de l’esforç tallant efectiu

2.1.1.2 Formulació numèrica

MIKE21 utilitza una metodologia de càlcul nomenada tècnica d’atermància de direcció implícita que integra les equacions de conservació de la massa i de momentum en el domini espai-temps. Les equacions matrius resultants per a cada direcció i cada punt individual de la xarxa es resolen amb un algoritme “Double Sweep, (DS)” (doble escombrat.

A la figura següent es presenta un esquema de la xarxa de diferencies per a cada pas de temps


4

Fig. 2-1. Xarxa de diferències en l’espai x,y

El temps de centrat de les equacions 2.1, 2.2 i 2.3 s’obté d’acord amb el esquema següent:

Fig. 2-2. Temps de centrat

Les equacions es resolen en escombrats unidimensionals, alternant les direccions x i y. En l’escombrat en direcció x les equacions de continuïtat i momentum-x es resolen agafant ζ des de n fins a n+1/2 i p des de n fins a n+1. Per als termes que inclouen q, s’utilitzen els valors de nivell coneguts, n-1/2 i n+1/2. En l’escombrat en direcció y les equacions de continuïtat i momentum-y es resolen agafant ζ des de n+1/2 fins a n+1 i q des de n+1/2 fins a n+3/2. Per als termes que inclouen q, s’utilitzen els valors calculats a l’escombrat en x a n i n+1.

Addicionant els dos escombrats s’obté el temps de centrat a n+1/2, és a dir, el temps de centrat s’obté mitjançant una seqüència d’operacions balancejades.

2.1.2 Condicionants hidràulics

La bassa de laminació es dissenya, des del punt de vista de funcionament hidràulic, per a esdeveniments amb període de retorn de fins a 100 anys.

Donada la capacitat de la riera a l’inici del tram canalitzat amb solera i murs de formigó, el cabal de sortida màxim aigües avall de la bassa s’ha de limitar al 80 m3/s.

2.1.3 Dades d’entrada

2.1.3.1 Geometria

2.1.3.1.1 Estat Actual

A partir de la cartografia vectorial digital en 3D amb precisió 1:1000 i de la topografia de detall amb precisió 1:500, es va realitzar un model d’elevacions del terreny amb una malla de 2x2 metres (Fig. 2-3).

Fig. 2-3. Geometria del model . Estat actual

2.1.3.1.2 Bassa

A partir del la cartografia vectorial digital en 3D amb precisió 1:1000 i de la topografia de detall amb precisió 1:500, es va definir la bassa de laminació mitjançant el programa de traçat ISTRAM.

La bassa té un perímetre de 683 metres, amb dos sobreeixidors d’entrada. El sobreeixidor de dalt es troba a la cota 64,9 i té una longitud de 50 m. El sobreeixidor de baix té una longitud total de 100 m; als primers 55 metres la cota del llavi varia linealment des de un valor de 63,9 fins a 60,8, als últims 45 metres la cota es manté constant amb un valor de 60,8.

Els talussos interiors de bassa, i el talús exterior en contacte amb la riera tenen una inclinació 2H:1V. El talús de desmunt prop de la masia de Can Gelabert té una inclinació 1H:1V. A l’annex de Geologia i Geotecnia es realitza una anàlisi d’estabilitat d’aquests talussos. A


5

l’apartat (2.3) d’aquest annex es realitza el càlcul de protecció del talús exterior i dels talussos on s’ubiquen els sobreeixidors d’entrada davant de les accions hidrodinàmiques.

Un cop realitzat el traçat de la bassa es va crear el model d’elevacions del terreny amb una malla de 2x2 metres. A la figura següent es presenta una vista en 3D del model creat.

Fig. 2-4.Vista en 3D del model Mike21 amb bassa.

2.1.3.2 Cabals

L’entrada de cabal al model bidimensional es realitza a dos punts, corresponents a la riera de Pahissa i a un torrent afluent de la riera (Fig. 2-5)

Fig. 2-5. Punt d’entrada de cabal al model 2D

Els hidrogrames d’entrada corresponen als calculats al sub-model de capçalera del Mike-Urban (veure Annex d’Hidrologia).

2.1.3.3 Resistència

S’ha utilitzat un n de Manning de 0,035 per a la llera i de 0,05 per a les planes d’inundació.

2.1.3.4 Intervals de temps

Per a evitar inestabilitats numèriques, l’interval de temps de càlcul és de 0,1 s.

Entrada cabal riera

Entrada cabal afluent


6

2.1.4 Resultats de la simulació

2.1.4.1 Estat Actual

2.1.4.1.1 Període de retorn de 100 anys

A les figures següents es presenten els hidrogrames d’entrada i de sortida del model, i els calats màxims durant l’esdeveniment.

Hidrogrames d'entrada i sortida del model Mike21. Estat actual i període de retorn 100 anys

0

20

40

60

80

100

120

1:40:48 1:55:12 2:09:36 2:24:00 2:38:24 2:52:48 3:07:12 3:21:36 3:36:00

Temps (hh:mm:ss)

Cab

al (m

3 /s)

Q_afluentQ_rieraQ_sortida_model2D

Fig. 2-6. Hidrogrames estat actual. Període de retorn de 100 anys


7

Fig. 2-7. Calats màxims, estat actual. Període de retorn de 100 anys.


8


A les figures següents es presenten els hidrogrames d’entrada i de sortida del model, i els calats màxims durant l’esdeveniment.

Hidrogrames d'entrada i sortida del model Mike21. Estat actual i període de retorn 500 anys

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1:40:48 1:55:12 2:09:36 2:24:00 2:38:24 2:52:48 3:07:12 3:21:36 3:36:00

Temps (hh:mm:ss)

Cab

al (m

3 /s)


Fig. 2-8. Hidrogrames estat actual. Període de retorn de 500 anys


9

Fig. 2-9. Calats màxims, estat actual. Període de retorn de 500 anys.


10

2.1.4.2 Implantació de Bassa


A les figures següents es presenten els hidrogrames d’entrada i de sortida del model, els calats i les velocitats màxims durant l’esdeveniment, els hidrogrames als sobreeixidors, i una imatge amb l’entrada d’aigua a la bassa pels dos sobreeixidors.

Hidrogrames d'entrada i sortida del model Mike21. Bassa projectada i període de retorn 100 anys

0

20

40

60

80

100

120

1:40:48 1:55:12 2:09:36 2:24:00 2:38:24 2:52:48 3:07:12 3:21:36 3:36:00

Temps (hh:mm:ss)

Cab

al (m

3 /s)


Fig. 2-10. Hidrogrames bassa de laminació. Període de retorn de 100 anys

Com es pot observar a la figura precedent, el cabal punta a la sortida de la bassa és de 72 m3/s, inferior a la capacitat hidràulica de la riera a l’inici del tram urbà.


11

Fig. 2-11. Calats màxims, bassa de laminació. Període de retorn de 100 anys.


12

Fig. 2-12. Velocitats màximes bassa de laminació. Període de retorn de 100 anys.


13

Llavi de dalt [m^3/s]Llavi de baix [m^3/s]

02:002001-01-01

02:15 02:30 02:45 03:00

Temps (hh:mm)

-5

0

5

10

15

20

25

30

35C

abal

(m3/

s)

Hidrogrames dels sobreiixidors de la bassa Q100

Fig. 2-13. Hidrogrames als sobreeixidors de la bassa

Nota: el valor negatiu del cabal indica que l’aigua surt de la bassa cap a la riera.


14

Fig. 2-14. Vista en 3D de l’entrada d’aigua a la bassa pels dos sobreeixidors


15


A les figures següents es presenten els hidrogrames d’entrada i de sortida del model, els calats i les velocitats màxims durant l’esdeveniment i els hidrogrames dels sobreeixidors.

Hidrogrames d'entrada i sortida del model Mike21. Bassa projectada i període de retorn 500 anys

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1:40:48 1:55:12 2:09:36 2:24:00 2:38:24 2:52:48 3:07:12 3:21:36 3:36:00

Temps (hh:mm:ss)

Cab

al (m

3 /s)


Fig. 2-15. Hidrogrames bassa de laminació. Període de retorn de 500 anys


16

Fig. 2-16. Calats màxims, bassa de laminació. Període de retorn de 500 anys.


17

Fig. 2-17. Velocitats màximes bassa de laminació. Període de retorn de 500 anys.


18

Llavi de baix [m^3/s]Llavi de dalt [m^3/s]

02:002001-01-01

02:15 02:30 02:45 03:00

Temps (hh:mm)

-5

0

5

10

15

20

25

30

35C

abal

(m3/

s)Hidrogrames dels sobreiixidors de la bassa Q500

Fig. 2-18. Hidrogrames als sobreeixidors de la bassa

Nota: el valor negatiu del cabal indica que l’aigua surt de la bassa cap a la riera.


19

2.2 BUIDAT

Es projecta el buidat de la bassa de laminació mitjançant una canonada de formigó armat DN 2000, amb una secció d’entrada DN 1000 i una longitud de 15 m. Amb aquesta canonada, el buidat de la bassa es realitza en 6,5 hores (Fig. 2-19).

Buidat de la bassa amb canonada de formigó DN 2000 amb orifici d'entrada DN 1000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00

Temp s ( h)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Volum emmagatzematCabal sort ida

Fig. 2-19. Corbes de volum i cabal de buidat de la bassa de laminació

Com es pot apreciar el càlcul del buidat es realitza una vegada l’avinguda a passat i per tant el volum emmagatzemat a la bassa és de 38.000 m3, inferior al volum total de laminació que és de 44.400 m3.

2.3 PROTECCCIONS DE TALUSSOS

Als següents apartats es presenten les metodologies per al dimensionament de les proteccions dels talussos de la bassa davant d’accions hidrodinàmiques.

Les proteccions projectades es realitzen per a cabals amb període de retorn de 500 anys.

2.3.1 Sobreeixidors d’entrada

Per al disseny del revestiment dels sobreeixidors d’entrada a la bassa de laminació, es van utilitzar les recomanacions del US Bureau of Reclamation recollides en l’article “SIMPLIFIED DESIGN GUIDELINES FOR RIPRAP SUBJECTED TO OVERTOPPING FLOW”.

Les guies generals de disseny són el resultat de diversos assaigs de trencament (variant cabal d’entrada i dimensions de l’escullera) per a una estructura de caiguda a escala 1:1 amb una inclinació 2H:1V, una amplada de 3 m i una longitud de 15 m (veure figura següent).

Fig. 2-20. Model a escala 1:1 del sobreeixidor d’escullera

A l’àbac següent es presenten una sèrie de corbes per a diverses inclinacions de talussos que relacionen les propietats de l’escullera amb el cabal d’entrada. Cada corba representa el punt d’inici de falla per a cada inclinació de talús, S, per a un cabal unitari de disseny i un tamany mig d’escullera. Cu és el coeficient de uniformitat del material, definit com el ràtio D60/D10.


20

Fig. 2-21. Àbac de predimensionament

Per al nostre cas, en una situació d’avinguda amb un període de retorn de 500 anys, els cabals màxims unitaris per a cada sobreeixidor són:

Qsob_dalt = 30/50 = 0,60 m3/s/m

Qsob_baix = 35/100 = 0,35 m3/s/m

Anant del costat de la seguretat s’escull com a cabal unitari de disseny, el màxim de tots dos, és a dir 0,60 m3/s/m

Per a una inclinació de talús 2H:1V (S=0,50) i q=0,60 m3/s/m, s’obté un valor per a Cf=D50·Cu0,25 igual a 0,635. Aplicant un factor de seguretat de 1,5, Cf=0,95

Definint Cu=2, s’obté un valor de D50=0,8 m.

El gruix de la capa d’escullera necessària es determina mitjançant les següents relacions analítiques:

22,258,0

50

48,2 −⋅⋅= CuSgDvi Eq. 2-4

pimed nvv ⋅= Eq. 2-5

medmed v

qy = Eq. 2-6

On:

vi: velocitat intersticial en (m/s)

D50: determinat inicialment a partir de l’àbac

G: acceleració de la gravetat (m/s2)

S: pendent del parament

Cu: coeficient d’uniformitat

vmed: velocitat mitja (m/s)

np: porositat

ymed: calat mig (m)

q: cabal unitari (m3/s/m)

És necessari comprovar la condició 502 Dymed ⋅≤ . En aquest cas el flux és complertament intersticial i el tamany de l’escullera és satisfactori per al cabal de disseny. El gruix de la capa és 2D50. Si la condició no es compleix, és necessari augmentar el D50 o el gruix de la capa.

Els resultats per al nostre cas són:

vi 1,00 m/s np 0,45 vmed 0,45 m/s ymed 1,34 m < 2D50

Per tant el gruix de la capa d’escullera és de 1,6 m.

La protecció d’escullera es perllongarà 2 m a peu de talús.

L’escullera va recolzada sobre un geotèxti que actua com a capa de filtre entre la primera i el nucli del dic.

2.3.2 Marge dret de la riera de Pahissa

El dic sud de la bassa de laminació és la part de la bassa que es troba en contacte directe amb la riera de Pahissa.

Per al disseny del revestiment del dic sud de la bassa de laminació, es van utilitzar les recomanacions recollides a la publicació “Ingeniería de Ríos” del professor Juan Pedro Martín Vide.


21

El tamany de l’escullera es pot relacionar amb la velocitat i el calat sobre l’element amb la següent fórmula:

5,2

05,0

30

136,0

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⋅⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=yg

vy

D

s

s

γγ

Eq. 2-7

Establint D50 = 1,3·D30, l’equació 2-7 es pot reescriure com: 5,2

05,0

50

1468,0

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⋅⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=yg

vy

D

s

s

γγ

Eq. 2-8

On:

D50: tamany mig de l’escullera (m)

y: calat (m)

vo: velocitat (m/s)

γ: pes específic de l’aigua (T/m3)

γs: pes específic de l’escullera (T/m3)

g: acceleració de la gravetat (m/s2)

Per al nostre cas y=3,0 m, vo=5,6 m/s i γs=2,7 T/m3, γ=1 T/m3, g=9,81 m/s2 obtenim

D50 = 0,80 m

Com per al cas de la protecció del sobreeixidor definim un gruix del mantell igual a 2D50 = 1,6 m. El recobriment s’ha de perllongar a una profunditat d=0,27y= 0,80 m. Es projecta el mantell d’escullera fins al mur vertical del marge esquerra de la riera.

Fig. 2-22. Definició recobriment d’escullera.

La capa de filtre serà la mateixa que la definida per a la protecció dels talussos del sobreeixidor.

2.4 DRENATGE DE FONS DE BASSA

El fons de la bassa s’adequa per a una possible utilització no intensiva d’activitats agrícoles. Donat que el nivell freàtic es troba molt a prop de la cota de rasant del fons de la bassa, és necessari implantar un drenatge per a disminuir aquest nivell i així poder desenvolupar les tasques agrícoles sense perill d’ofegament dels cultius.

La metodologia utilitzada en el càlcul del drenatge del fons de bassa es basa en les formulacions de Hooghoudt i Van Beer (figura següent).

Fig. 2-23. Definició variables metodologia de Hooghoudt i Van Beer.

La distància L entre tubs de drenatge es calcula mitjançant l’expressió de Hooghoudt:

IhK

IdhKL

2002 ·2·4··1·8

+= Eq. 2-9

On:

L: distància entre drens (m)

K1: permeabilitat de l’estrat superior (m/dia)

K2: permeabilitat de l’estrat inferior (m/dia)

hfr

ho

h hi

SUSTRAT IMPERMEABLE

L Do

I (m/dia)

K1 (m/dia)

K2 (m/dia) d


22

h0 = h-hfr : distància entre l’eix del dren i el nivell freàtic desitjat (m)

d: espessor equivalent de Hooghoudt f(L, D0, r0) (m)

Van Beer defineix l’espessor equivalent de Hooghoudt mitjançant la següent expressió.

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

=

uD

LD

Dd00

02

·ln·

·81π

Eq. 2-10

On:

D0 = hi-h: distància entre l’eix del dren i l’estrat impermeable (m)

u: perímetre mullat del dren (m)

Per al nostre cas els valors utilitzats són:

K1=K2= 10-3 cm/s=0,864 m/dia

h = 1,0 m

hfr = 0,8 m

hi = 3 m

u = 0,49 m (drens de PVC DN 315 mm)

La longitud entre drens és de: 21 m

Donat que l’ample màxim del fons de bassa és de l’ordre de 15 m, s’implanta un únic dren central en el tram que va des de la cota 57 fins a la cota 54,5. Des d’aquest punt el tub continua a peu del talús dret per a desguassar a la riera a la cota 54,4. Al document No2 es presenta la descripció gràfica del traçat del tub dren.


23

3 DIPÒSIT ANTI-DSU I DE LAMINACIÓ

El dipòsit del parc de Torreblanca té dues funcionalitats: 1) laminació d’avingudes (disseny per a període de retorn de 100 anys i 2) retenció de la descàrrega dels sistemes unitaris (DSU).

El dipòsit disposa d’una única entrada de les aigües provinents de la riera de Pahissa. Aquestes aigües tenen dos orígens, un origen rural i un altre urbà.

Es projecta el buidat del dipòsit mitjançant tres sortides controlades per comportes murals verticals. Dos sortides són de fons, una connectada a la xarxa d’EMSSA i l’altre a la riera de Pahissa. Les seves posicions de seguretat són tancades. La tercera sortida es connecta igualment a la riera de Pahissa i es localitza a una alçada tal que el volum emmagatzemat sota la cota de sortida és igual al volum necessari de retenció anti-DSU. La posició de seguretat de la tercera comporta és igualment tancada.

Donada la configuració de la conca les aigües rurals arriben amb retard en relació a les aigües urbanes.

3.1 VOLUM ANTI-DSU

Donada la doble funcionalitat del dipòsit de Torreblanca, es calcula primerament el volum d’emmagatzematge anti-DSU. L’obtenció d’aquest volum permet en un pas posterior, implantar la cota de la segona comporta de sortida cap a la riera de Pahissa.

Seguint la normativa UNE-EN752-4 i les recomanacions de CLABSA per al càlcul de volum de dipòsits anti-DSU, s’utilitza una intensitat de pluja igual a 20 l/s/ha impermeable i una durada de pluja de 35 min. Això equival a un volum de dipòsit de 42 m3/ha impermeable.

La zona impermeable corresponent a la conca urbana de la riera de Pahissa té una superfície aproximada de 68,1 ha.

El volum anti-DSU resultant és: Vdsu = 2.860 m3

El cabal punta anti-DSU resultant és: Qdsu = 1,36 m3/s

3.2 MODELITZACIÓ DEL SISTEMA AMB MIKE-URBAN

3.2.1 Descripció teòrica del model

El model hidrodinàmic inclòs en el programa MIKE-URBAN (MOUSE) és un sistema numèric general per a la simulació de nivells i velocitats de fluxos en canonades en règim lliure i/o pressuritzades i en canals oberts..

3.2.1.1 Equacions Principals

Les següents equacions de conservació de massa i momentum integrat en la vertical, descriuen el flux i les variacions de nivell d’aigua.

Conservació de la massa

0=∂∂

+∂∂

tA

xQ

Eq. 3-1

Conservació del momentum

0

2

····· IAgIAgxyAg

xA

Q

tQ

f =+∂∂

+∂

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂

+∂∂

α Eq. 3-2

On:

Q: cabal (m3/s)

A: àrea del flux (m2)

y: calat del flux (m)

g: acceleració de la gravetat (m/s2)

x: distància en la direcció del flux (m)

t: temps (s)

α: coeficient de distribució de velocitat

Io: pendent de fons

If: pendent de fricció

Encara que les equacions precedents es van desenvolupar per a fluxos en règim de làmina lliure, es pot calcular el flux pressuritzat mitjançant la implantació d’una ranura fictícia.

Donada la complexitat de trobar una solució analítica a les equacions generals, el model utilitza un esquema numèric de resolució.

3.2.1.2 Formulació numèrica

La transformació de les equacions 3-1 i 3-2 en una sèrie de equacions de diferencies implícites finites es realitza en una malla computacional consistent en alternar els punts Q i H, és a dir els punts on el cabal Q i el calat h, respectivament, es calculen per a cada pas de temps (veure figura següent).


24

Fig. 3-1. Secció de la xarxa amb la malla computacional

La malla computacional per a un conducte conté un número imparell N de punts Q i h, amb punts h als dos extrems. En cada conducte existeixen com a mínim 3 punts computacionals. Els punts es troben distanciats de manera equidistant amb un valor x:

1+=Δ

Nlx Eq. 3-3

On l és la longitud del conducte

L’esquema numèric de càlcul que utilitza el programa és l’esquema de 6 punts d’Abbott (veure figura següent)

Fig. 3-2. Esquema central de 6 punts d’Abbott

El programa inclou igualment les equacions necessàries per al càlcul en orificis, sobreeixidors, estructures d’emmagatzematge, etc.

3.2.2 Condicionants hidràulics

Aigües avall del dipòsit, la riera ha de tenir la capacitat hidràulica suficient per a desguassar tot el cabal d’una avinguda amb període de retorn de 100 anys.

Al document “PROJECTE D’AMPLIACIÓ DEL CANAL LATERAL DE L’A-2 DES DE LA RIERA DE SANT JUST FINS EL RIU LLOBREGAT” s’indica que el cabal màxim d’aportació de la

riera de Pahissa o riera de Sant Just al canal lateral de l’A2 ha de ser de 119,5 m3/s per a un període de retorn de 100 anys.

3.2.3 Dades d’entrada

3.2.3.1 Geometria

3.2.3.1.1 Estat Actual

A partir de la cartografia vectorial digital en 3D amb precisió 1:1.000, de les topografies de detall amb precisió 1:500 dels anys 2000 i 2006 i de les dades de rasant i ample del desviament de la riera de Pahissa a l’alçada de la carretera Reial realitzat al 2006, es construeix el model del MIke-Urban amb 28 nusos i 27 trams (Fig. 3-3).

Fig. 3-3. Model del MIke_Urban. Situació Actual

3.2.3.1.2 Dipòsit

A partir de la cartografia vectorial digital en 3D amb precisió 1:1.000, de les topografies de detall amb precisió 1:500 dels anys 2000 i 2006 i de les dades de rasant i ample del desviament de la riera de Pahissa a l’alçada de la carretera Reial realitzat al 2006, es construeix el model del MIke-Urban amb 33 nusos i 31 trams (Fig. 3-4).


25

Fig. 3-4. Model del MIke_Urban. Situació amb dipòsit

El dipòsit té un ample lliure intern de 20,9 m i una longitud màxima lliure de 90 m. El fons es situa la cota 28,70.

El sobreeixidor d’emergència es localitza a la cota 35,90. El disseny de detall del sobreeixidor serà objecte d’una altre apartat en aquest annex.

A la cota 35,35 (nivell màxim de funcionament) el volum del dipòsit és de 11.700 m3. A la cota 36,83 (nivell màxim extraordinari) el volum del dipòsit és de 14.400 m3.

Les comportes de fons, una connectada a la riera (1,0 m x 1,0 m) i l’altre connectada a la xarxa d’EMSSA (0,6 m x 0,6 m), es situen a la cota 28,70 (no introduïdes en el model del MikeUrban donat que la seva posició és tancada). Donada la configuració geomètrica del dipòsit i el volum anti-DSU necessari a emmagatzemar, la segona comporta de sortida cap a la riera es localitza a la cota 30,70. Aquesta comporta rectangular de 1,0 m x1,0 m es troba igualment en posició de seguretat tancada.

La connexió de la riera de Pahissa al dipòsit es realitza mitjançant un calaix de 6,0x3,0 m disposat amb un angle de 45º respecte a l’eix de la riera. Aquesta connexió ja es troba construïda. Per a permetre que només entri al dipòsit el cabal no assumible per la riera de Pahissa en cas d’avinguda, sobretot en les primeres hores, es projecta la implantació d’un mur sobreeixidor de formigó armat dins de la riera de Pahissa (en el nou calaix de 8x3 m) en una longitud de 26,4 m amb una alçada màxima de 1,56 m. Per a facilitar l’entrada de les primeres aigües de pluja, es col·loca un assut de 0,4 m d’alçada al fons de riera i el sobreeixidor lateral disposa de 3 finestres a nivell de la rasant de 1 m de llarg i 0,40m d’alçada. Igualment el disseny de detall del sobreeixidor serà objecte d’un altre apartat en aquest annex.

3.2.3.2 Cabals

L’entrada de cabals de cabal té dos orígens: pel node de capçalera s’introdueixen els hidrogrames de sortida del model Mike21 i al llarg de la riera s’introdueixen els hidrogrames calculats mitjançant el model hidrològic (ModelB del Mike, veure Annex de Càlculs Hidrològics).

3.2.3.3 Resistència

S’ha utilitzat un n de Manning de 0,018 per a la llera.

3.2.3.4 Intervals de temps

Per a evitar problemes d’estabilitat numèrica, l’interval de temps de càlcul és de 1 min.


26

3.2.4 Resultats de la simulació

3.2.4.1 Estat Actual


A les figures següents es presenten la planta amb els cabals màxims i el perfils longitudinals amb els nivells màxims.

419700.0 419800.0 419900.0 420000.0 420100.0 420200.0 420300.0 420400.0 420500.0 420600.0 420700.0 420800.0 420900.0 421000.0 421100.0 421200.0 421300.0 421400.0 421500.0 421600.0 421700.0 421800.0[m]

4580700.0

4580750.0

4580800.0

4580850.0

4580900.0

4580950.0

4581000.0

4581050.0

4581100.0

4581150.0

4581200.0

4581250.0

4581300.0

4581350.0

4581400.0

4581450.0

4581500.0

4581550.0

4581600.0

4581650.0

4581700.0

4581750.0

4581800.0

4581850.0

4581900.0

4581950.0

4582000.0

4582050.0

4582100.0

4582150.0

4582200.0

[m] Link Discharge - Maximum Net_No_Dep_No_Balsa_100_NuevoBase.PRF

Node_inicialNode_0Node_1

Node_2

Node_3

Node_4

Node_5

Node_6Node_7

Node_11Node_12

Node_13Node_14Node_15Node_16Node_17Node_18Node_19Node_20

Node_21

Node_22Node_23

Node_24

Node_24b

Node_25

Node_26

Node_27Node_28

[m3/s]165.00 <161.00 165.00157.00 161.00153.00 157.00149.00 153.00145.00 149.00141.00 145.00137.00 141.00133.00 137.00129.00 133.00125.00 129.00 < 125.00

Fig. 3-5. Cabals màxims a la riera de Pahissa. Estat Actual. Període de retorn de 100 anys.


27

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0 1100.0 1200.0 1300.0[m]

26.0

28.0

30.0

32.0

34.0

36.0

38.0

40.0

42.0

44.0

46.0

48.0

50.0

52.0

54.0

56.0

[m]

Link Water Level - 1-1-2001 02:11:36 Net_No_Dep_No_Balsa_100_NuevoBase.PRF

Node_

0Nod

e_1

Node_

2

Node_

3

Node_

4

Node_

5

Node_

6

Node_

7

Node_

11

Node_

12

Node_

13Nod

e_14

Node_

15Nod

e_16

Node_

17Nod

e_18

Ground Lev.

Invert lev.

Length

Diameter

Slope o/oo

[m]

[m]

[m]

[m]

57.2

0

55.7

5

56.0

0

54.2

0

52.2

7

50.6

0

47.5

0

46.3

0

41.7

0

37.2

5

28.7

0

28.7

0

29.9

6

29.8

3

53.6

0

51.8

1

50.8

1

50.0

3

48.6

8

46.7

6

43.9

3

42.2

5

39.2

1

34.2

5

25.7

0

25.7

0

26.9

6

26.8

3

44.86 146.81 84.77 50.97 99.64 195.89 57.85 202.37 178.31 36.13 59.06 48.02

2.60 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 3.00 4.00 4.00 4.00 3.00 3.00

11.81 6.81 9.15 26.49 19.33 14.44 29.11 15.00 10.94 2.20 4.37

m3/sDischarge 118.646 121.885 116.101 116.561 113.747 118.242 118.956 125.089 115.656 115.577

Fig. 3-6. Perfil longitudinal a la riera de Pahissa, des del nus inicial fins a 110 metres aigües avall del sifó de la Renfe. Estat actual. Període de retorn de 100 anys.


28

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0 1100.0 1200.0 1300.0 1400.0[m]

14.0

15.0

16.0

17.0

18.0

19.0

20.0

21.0

22.0

23.0

24.0

25.0

26.0

27.0

28.0

29.0

30.0

31.0

32.0

33.0

34.0

35.0

36.0

37.0

38.0

[m]


Node_

13Nod

e_14

Node_

15Nod

e_16

Node_

17Nod

e_18

Node_

19

Node_

20

Node_

21

Node_

22Nod

e_23

Node_

24

Node_

24b

Node_

25

Node_

26

Node_

27Nod

e_28

Ground Lev.

Invert lev.

Length

Diameter

Slope o/oo

[m]

[m]

[m]

[m]

37.2

5

28.7

0

28.7

0

29.9

6

29.8

3

29.6

2

29.4

4

29.0

4

27.8

7

25.6

1

25.2

5

22.7

8

21.5

5

20.1

9

19.9

1

18.7

4

34.2

5

25.7

0

25.7

0

26.9

6

26.8

3

26.6

2

26.4

4

26.0

4

24.6

7

22.6

1

22.2

5

19.7

8

18.5

5

17.1

9

16.6

9

15.7

4

59.06 48.02 42.27 117.99 199.29 172.90 165.47 115.04 202.95 61.02 77.37

4.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00

2.20 4.37 4.26 3.39 6.87 11.91 14.93 10.73 6.69 8.23 12.28

m3/sDischarge 115.706 115.482 125.280 135.523 128.777 139.303 141.172 126.238 118.646

Fig. 3-7. Perfil longitudinal a la riera de Pahissa, des del sifó de la Renfe fins al canal lateral de l’A2. Estat Actual. Període de retorn de 100 anys.


29


A les figures següents es presenten la planta amb els cabals màxims i el perfils longitudinals amb els nivells màxims.

419700.0 419800.0 419900.0 420000.0 420100.0 420200.0 420300.0 420400.0 420500.0 420600.0 420700.0 420800.0 420900.0 421000.0 421100.0 421200.0 421300.0 421400.0 421500.0 421600.0 421700.0 421800.0[m]

4580700.0

4580750.0

4580800.0

4580850.0

4580900.0

4580950.0

4581000.0

4581050.0

4581100.0

4581150.0

4581200.0

4581250.0

4581300.0

4581350.0

4581400.0

4581450.0

4581500.0

4581550.0

4581600.0

4581650.0

4581700.0

4581750.0

4581800.0

4581850.0

4581900.0

4581950.0

4582000.0

4582050.0

4582100.0

4582150.0

4582200.0

[m] Link Discharge - Maximum Net_No_Dep_No_Balsa_500_NuevoBase.PRF

Node_inicialNode_0Node_1

Node_2

Node_3

Node_4

Node_5

Node_6Node_7

Node_11Node_12

Node_13Node_14Node_15Node_16Node_17Node_18Node_19Node_20

Node_21

Node_22Node_23

Node_24

Node_24b

Node_25

Node_26

Node_27Node_28

[m3/s]173.54 <170.69 173.54167.83 170.69164.98 167.83162.13 164.98159.27 162.13156.42 159.27153.56 156.42150.71 153.56147.85 150.71145.00 147.85 < 145.00

Fig. 3-8. Cabals màxims a la riera de Pahissa. Estat Actual. Període de retorn de 500 anys.


30

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0 1100.0 1200.0 1300.0[m]

26.0

28.0

30.0

32.0

34.0

36.0

38.0

40.0

42.0

44.0

46.0

48.0

50.0

52.0

54.0

56.0

58.0

[m]


Node_

0Nod

e_1

Node_

2

Node_

3

Node_

4

Node_

5

Node_

6

Node_

7

Node_

11

Node_

12

Node_

13Nod

e_14

Node_

15Nod

e_16

Node_

17Nod

e_18

Ground Lev.

Invert lev.

Length

Diameter

Slope o/oo

[m]

[m]

[m]

[m]

57.2

0

55.7

5

56.0

0

54.2

0

52.2

7

50.6

0

47.5

0

46.3

0

41.7

0

37.2

5

28.7

0

28.7

0

29.9

6

29.8

3

53.6

0

51.8

1

50.8

1

50.0

3

48.6

8

46.7

6

43.9

3

42.2

5

39.2

1

34.2

5

25.7

0

25.7

0

26.9

6

26.8

3

44.86 146.81 84.77 50.97 99.64 195.89 57.85 202.37 178.31 36.13 59.06 48.02

2.60 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 3.00 4.00 4.00 4.00 3.00 3.00

11.81 6.81 9.15 26.49 19.33 14.44 29.11 15.00 10.94 2.20 4.37

m3/sDischarge 111.271 112.618 113.533 118.901 124.075 138.223 140.958 149.864 154.772 154.777

Fig. 3-9. Perfil longitudinal a la riera de Pahissa, des del nus inicial fins a 110 metres aigües avall del sifó de la Renfe. Estat actual. Període de retorn de 500 anys.


31

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0 1100.0 1200.0 1300.0[m]

14.0

15.0

16.0

17.0

18.0

19.0

20.0

21.0

22.0

23.0

24.0

25.0

26.0

27.0

28.0

29.0

30.0

31.0

32.0

33.0

34.0

35.0

36.0

[m]


Node_

15Nod

e_16

Node_

17Nod

e_18

Node_

19

Node_

20

Node_

21

Node_

22Nod

e_23

Node_

24

Node_

24b

Node_

25

Node_

26

Node_

27Nod

e_28

Ground Lev.

Invert lev.

Length

Diameter

Slope o/oo

[m]

[m]

[m]

[m]

28.7

0

29.9

6

29.8

3

29.6

2

29.4

4

29.0

4

27.8

7

25.6

1

25.2

5

22.7

8

21.5

5

20.1

9

19.9

1

18.7

4

25.7

0

26.9

6

26.8

3

26.6

2

26.4

4

26.0

4

24.6

7

22.6

1

22.2

5

19.7

8

18.5

5

17.1

9

16.6

9

15.7

4

59.06 48.02 42.27 117.99 199.29 172.90 165.47 115.04 202.95 61.02 77.37

4.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00

2.20 4.37 4.26 3.39 6.87 11.91 14.93 10.73 6.69 8.23 12.28

m3/sDischarge 136.260 136.187 136.011 157.620 156.386 160.693 158.190 148.787 155.210 163.691

Fig. 3-10. Perfil longitudinal a la riera de Pahissa, des del sifó de la Renfe fins al canal lateral de l’A2. Estat actual. Període de retorn de 500 anys.


32

3.2.4.2 Implantacions de bassa i dipòsit


A les figures següents es presenten la planta amb els cabals màxims, el perfils longitudinals amb els nivells màxims, els hidrogrames de cabal aigües amunt del desviament, just aigües avall del desviament, a l’entrada i a la sortida del dipòsit, i a la connexió amb el canal lateral de l’A2 i l’hidrograma de nivell al dipòsit.

Fig. 3-11. Cabals màxims a la riera de Pahissa. Implantacions de bassa i dipòsit. Període de retorn de 100 anys.


33

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0 1100.0 1200.0 1300.0[m]

26.0

28.0

30.0

32.0

34.0

36.0

38.0

40.0

42.0

44.0

46.0

48.0

50.0

52.0

54.0

56.0

[m]

Link Water Level - 1-1-2001 02:07:36 Net_Si_Dep_Balsa_100_NuevoBase.PRF

Node_

0Nod

e_1

Node_

2

Node_

3

Node_

4

Node_

5

Node_

6

Node_

7

Node_

11

Node_

12

Node_

13Nod

e_14

Node_

15Nod

e_16

Node_

17Nod

e_18

Ground Lev.

Invert lev.

Length

Diameter

Slope o/oo

[m]

[m]

[m]

[m]

57.2

0

55.7

5

56.0

0

54.2

0

52.2

7

50.6

0

47.5

0

46.3

0

41.7

0

37.2

5

31.0

0

28.7

0

29.9

6

29.8

3

53.6

0

51.8

1

50.8

1

50.0

3

48.6

8

46.7

6

43.9

3

42.2

5

39.2

1

34.2

5

25.7

0

25.7

0

26.9

6

26.8

3

45.39 146.81 84.77 50.97 99.64 195.89 57.85 202.37 178.31 36.13 59.06 48.02

2.60 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 3.00 3.00 4.00 4.00 3.00 3.00

11.68 6.81 9.15 26.49 19.33 14.44 29.11 15.00 10.94 2.20 4.37

m3/sDischarge 70.837 70.714 70.465 70.457 76.770 76.902 77.022 78.770 76.499 76.833 76.755

Fig. 3-12. Perfil longitudinal a la riera de Pahissa, des del nus inicial fins a 110 metres aigües avall del sifó de la Renfe. Implantacions de bassa i dipòsit. Període de retorn de 100 anys.


34

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0 1100.0 1200.0 1300.0 1400.0[m]

14.0

15.0

16.0

17.0

18.0

19.0

20.0

21.0

22.0

23.0

24.0

25.0

26.0

27.0

28.0

29.0

30.0

31.0

32.0

33.0

34.0

35.0

36.0

37.0

38.0

[m]


Node_

13Nod

e_14

Node_

15Nod

e_16

Node_

17Nod

e_18

Node_

19

Node_

20

Node_

21

Node_

22Nod

e_23

Node_

24

Node_

24b

Node_

25

Node_

26

Node_

27Nod

e_28

Ground Lev.

Invert lev.

Length

Diameter

Slope o/oo

[m]

[m]

[m]

[m]

37.2

5

31.0

0

28.7

0

29.9

6

29.8

3

29.6

2

29.4

4

29.0

4

27.8

7

25.6

1

25.2

5

22.7

8

21.5

5

20.1

9

19.9

1

18.7

4

34.2

5

25.7

0

25.7

0

26.9

6

26.8

3

26.6

2

26.4

4

26.0

4

24.6

7

22.6

1

22.2

5

19.7

8

18.5

5

17.1

9

16.6

9

15.7

4

59.06 48.02 42.27 117.99 199.29 172.90 165.47 115.04 202.95 61.02 77.37

4.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00

2.20 4.37 4.26 3.39 6.87 11.91 14.93 10.73 6.69 8.23 12.28

m3/sDischarge 79.099 79.036 78.956 78.865 96.078 95.895 102.264 109.707 112.169 98.570 101.953

Fig. 3-13. Perfil longitudinal a la riera de Pahissa, des del sifó de la Renfe fins al canal lateral de l’A2. Implantacions de bassa i dipòsit. Període de retorn de 100 anys.


35

01:40:001-1-2001

01:50:00 02:00:00 02:10:00 02:20:00 02:30:00 02:40:00 02:50:00 03:00:00 03:10:00 03:20:00 03:30:00 03:40:00 03:50:00 04:00:00

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

70.0

75.0

80.0

85.0

90.0

[m3/s] Cabal Time Series Link Discharge

Fig. 3-14. Hidrograma a la riera just aigües amunt de la connexió amb el dipòsit

01:40:001-1-2001

01:50:00 02:00:00 02:10:00 02:20:00 02:30:00 02:40:00 02:50:00 03:00:00 03:10:00 03:20:00 03:30:00 03:40:00 03:50:00 04:00:00 04:10:00 04:20:00 04:30:00

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

70.0

75.0

[m3/s] Time Series Link Discharge

Fig. 3-15. Hidrograma a la riera just aigües avall de la connexió amb el dipòsit

01:55:001-1-2001

02:00:00 02:05:00 02:10:00 02:15:00 02:20:00 02:25:00 02:30:00 02:35:00 02:40:00 02:45:00 02:50:00 02:55:00

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5


Fig. 3-16. Hidrograma d’entrada al dipòsit

01:40:001-1-2001

01:45:00 01:50:00 01:55:00 02:00:00 02:05:00 02:10:00 02:15:00 02:20:00 02:25:00 02:30:00 02:35:00 02:40:00 02:45:00 02:50:00 02:55:00 03:00:00 03:05:00 03:10:00

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

70.0

75.0

80.0

85.0


Fig. 3-17. Hidrograma a la riera just aigües avall de la sortida del dipòsit


36

01:50:001-1-2001

01:55:00 02:00:00 02:05:00 02:10:00 02:15:00 02:20:00 02:25:00 02:30:00 02:35:00 02:40:00 02:45:00 02:50:00 02:55:00 03:00:00 03:05:00 03:10:00 03:15:00

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

70.0

75.0

80.0

85.0

90.0

95.0

100.0

105.0

110.0

115.0


Fig. 3-18. Hidrograma de sortida cap al canal lateral

01:50:001-1-2001

02:00:00 02:10:00 02:20:00 02:30:00 02:40:00 02:50:00 03:00:00 03:10:00 03:20:00 03:30:00

30.6

30.8

31.0

31.2

31.4

31.6

31.8

32.0

32.2

32.4

32.6

32.8

33.0

33.2

33.4

33.6

33.8

34.0

34.2

34.4

34.6

34.8

35.0

35.2

35.4

35.6

35.8

36.0

36.2

36.4

36.6

36.8

[Meter] Time Series Node Water Level

Fig. 3-19. Hidrograma de calat al dipòsit


37


A les figures següents es presenten la planta amb els cabals màxims i els perfils longitudinals amb els nivells màxims.

Fig. 3-20. Cabals màxims a la riera de Pahissa. Implantacions de bassa i dipòsit. Període de retorn de 500 anys.


38

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0 1100.0[m]

26.0

28.0

30.0

32.0

34.0

36.0

38.0

40.0

42.0

44.0

46.0

48.0

50.0

52.0

54.0

56.0

[m]


Node_

0

Node_

1

Node_

2

Node_

3

Node_

4

Node_

5

Node_

6

Node_

7

Node_

11Nod

e_12

Node_

13Nod

e_14

Node_

15Nod

e_16

Ground Lev.

Invert lev.

Length

Diameter

Slope o/oo

[m]

[m]

[m]

[m]

57.2

0

55.7

5

56.0

0

54.2

0

52.2

7

50.6

0

47.5

0

46.3

0

41.7

0

37.2

5

31.0

0

28.7

0

53.6

0

51.8

1

50.8

1

50.0

3

48.6

8

46.7

6

43.9

3

42.2

5

39.2

1

34.2

5

25.7

0

25.7

0

45.39 146.81 84.77 50.97 99.64 195.89 57.85 202.37 178.31 36.13

2.60 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 3.00 3.00 4.00 4.00 4.00

11.68 6.81 9.15 26.49 19.33 14.44 29.11 15.00 10.94 0.00

m3/sDischarge 118.727 122.107 133.528 133.935 134.525 125.421 117.247 120.062 98.226 97.539

Fig. 3-21. Perfil longitudinal ala riera de Pahissa, des del nus inicial fins a 20 metres aigües avall del sifó de la Renfe. Implantacions de bassa i dipòsit. Període de retorn de 500 anys.


39

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 1000.0 1100.0 1200.0 1300.0 1400.0[m]

14.0

15.0

16.0

17.0

18.0

19.0

20.0

21.0

22.0

23.0

24.0

25.0

26.0

27.0

28.0

29.0

30.0

31.0

32.0

33.0

34.0

35.0

36.0

37.0

38.0

[m]


Node_

13Nod

e_14

Node_

15Nod

e_16

Node_

17Nod

e_18

Node_

19

Node_

20

Node_

21

Node_

22Nod

e_23

Node_

24

Node_

24b

Node_

25

Node_

26

Node_

27Nod

e_28

Ground Lev.

Invert lev.

Length

Diameter

Slope o/oo

[m]

[m]

[m]

[m]

37.2

5

31.0

0

28.7

0

29.9

6

29.8

3

29.6

2

29.4

4

29.0

4

27.8

7

25.6

1

25.2

5

22.7

8

21.5

5

20.1

9

19.9

1

18.7

4

34.2

5

25.7

0

25.7

0

26.9

6

26.8

3

26.6

2

26.4

4

26.0

4

24.6

7

22.6

1

22.2

5

19.7

8

18.5

5

17.1

9

16.6

9

15.7

4

59.06 48.02 42.27 117.99 199.29 172.90 165.47 115.04 202.95 61.02 77.37

4.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00

2.20 4.37 4.26 3.39 6.87 11.91 14.93 10.73 6.69 8.23 12.28

m3/sDischarge 107.034 107.327 117.968 108.256 120.873 123.312 122.380 110.049 114.043

Fig. 3-22. Perfil longitudinal ala riera de Pahissa, des del sifó de la Renfe fins al canal lateral de l’A2. Implantacions de bassa i dipòsit. Període de retorn de 500 anys.


40

3.3 ENTRADA AL DIPÒSIT

De les simulacions realitzades amb el Mike-Urban es pot observar que el cabal màxim d’entrada al dipòsit per a una avinguda de 100 anys és de 14,5 m3/s. S’ha d’assegurar que aquest cabal efectivament entri al dipòsit quan circulen 91 m3/s a la riera de Pahissa.

Utilitzant el model MIke21 es van analitzar diferents geometries de sobreeixidors laterals. El dimensionament òptim d’aquesta estructura és:

Longitud del llavi: 26,40 m

Ample del canal de recollida: 1,25 m

Pendent del canal de recollida: 1%

A la figura següent es presenta una imatge de la simulació realitzada en Mike21

Fig. 3-23. Obra de derivació de la riera de Pahissa

3.4 SOBREEIXIDOR

El sobreeixidor del dipòsit és una estructura hidràulica d’emergència que ha de tenir la capacitat per a desguassar tot el cabal màxim d’entrada en una hipòtesi de dipòsit ple i comportes de sortida tancades.

Donades les característiques urbanístiques de l’entorn del dipòsit i les característiques estructurals del mateix, el sobreeixidor d’emergència s’implanta en el mur de formigó armat del final del dipòsit.

Per al càlcul del sobreeixidor rectangular s’han utilitzat les formulacions de Bazin i de la Société des Ingénieurs et Architects Suisses.

El cabal es pot relacionar amb l’alçada d’aigua i la longitud del sobreeixidor (veure figura) amb la següent expressió:

23

2·· hgLQ ⋅= μ Eq. 3-4

Fig. 3-24. Definició del sobreeixidor

El coeficient de descàrrega es calcula amb la següent expressió:

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

++⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛+

+=2

··5,01·6,1·1000

11·615,0·32

ahh

hμ Eq. 3-5

L

h

a


41

Condicionants del càlcul

• Cabal màxim de desguàs: 14,5 m3/s

• Cota Mínima del forjat del dipòsit: 37,48 msnm

• Cota Mínima passarel·la: 35,40 msnm

• Resguard mínim: 0,5 m.

• Longitud bruta disponible: 15 m.

El disseny més adient del sobreeixidor des del punt de vista estructural i que compleix els condicionants hidràulics és una sèrie de 8 finestres de 1,0 m x 1,0 m situades a la cota 35,90 m. L’alçada màxima d’aigua sobre el llavi és de 1,00 m corresponent a la cota 36,90. El resguard resultant és de 0,58 m. A la figura següent es presenta la corba de descàrrega del sobreeixidor

Q (m3/s) h (m) μ0,00 0,000 0,6660,17 0,050 0,4180,46 0,100 0,4140,85 0,150 0,4131,31 0,200 0,4121,83 0,250 0,4122,40 0,300 0,4123,02 0,350 0,4123,69 0,400 0,4124,40 0,450 0,4125,16 0,500 0,4125,95 0,550 0,4126,78 0,600 0,4127,65 0,650 0,4128,55 0,700 0,4129,48 0,750 0,412

10,44 0,800 0,41211,44 0,850 0,41212,47 0,900 0,41213,52 0,950 0,41214,60 1,000 0,412

Corba de descàrrega

02468

10121416

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200

Q (m

3 /s)

h (m)

Relació Q vs h. Sobreeixidor d'emergència

3.5 BUIDAT

El buidat del dipòsit es projecta per gravetat. En una situació amb la comporta de connexió a riera implantada a la cota 30,7 oberta, i seguidament desguàs a comporta oberta per la connexió a la xarxa d’EMSSA, el buidat s’aconsegueix en 3 hores 20 minuts.

Buidat del dipòsit per la comporta de la cota 30,7 i per la canonada DN630 a la xarxa d'EMSSA

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Temps (hores)

Volu

m (m

3 )

Fig. 3-25. Buidat del dipòsit

El temps del buidat es pot reduir o augmentar, com és lògic, realitzant operacions d’obertura o tancament de les comportes.


42

3.6 QUALITATS D’AIGUA D’ENTRADA AL DIPÒSIT

Com es va indicar al començament del present apartat, donada la configuració de la conca les aigües rurals arriben amb retard en relació a les aigües urbanes.

Utilitzant el model del MIKE-URBAN, es van calcular, per a període de retorn de 1 any, els hidrogrames d’aigua procedents de les conques rurals i urbanes. Seguidament es van propagar aquests hidrogrames fins al punt d’entrada al dipòsit del parc de Torreblanca. (Veure figura següent)

Comparatiu hidrogrames urbà-rural entrada dipòsit

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1:12:00 1:26:24 1:40:48 1:55:12 2:09:36 2:24:00 2:38:24 2:52:48 3:07:12 3:21:36 3:36:00

Temps (hh:mm:ss)

Q (m

3 /s)

Hid_RuralHid_Urbà

Vdsu = 42 m3/ha imp = 2860 m3

Inici esc urbana: 01:48 aproxInici esc rural: 02:04 aproxDif temps 16 min

Vol esc urbana a 02:04: 5.896 m3

Fig. 3-26. Hidrogrames al punt de derivació de la riera Pahissa cap al dipòsit.

Període de retorn de 1 anys.

Com es pot comprovar a la figura precedent, l’hidrograma d’aigua rural arriba al desviament amb un retard de 16 min respecte a l’hidrograma d’aigua urbana. El volum d’aigua aportada per la conca urbana abans de l’arribada de l’aigua rural és de 5.896 m3, que és superior al volum anti-DSU. Per tant es pot afirmar que per a pluges normals (també serà cert en situació d’avinguda), els primers 2.860 m3 d’aigües emmagatzemades corresponen a aigües amb origen urbà.

3.7 EFICIÈNCIA DE LA FUNCIONLITAT ANTI-DSU

A l’annex de càlculs hidrològics, es van estimar els volums de DSU produïts a la part urbana de la conca de la riera de Pahissa per a episodis diaris de pluja. L’eficiència del dipòsit en la seva funcionalitat anti-DSU es pot calcular de diverses maneres, es destaquen les dues següents:

A. % de vegades per número total d’episodis de pluja que s’evita el vessament d’aigües amb càrrega contaminant al medi receptor en un any tipus.

B. % de volum d’aigua amb càrrega contaminant que s’evita que vessi al medi receptor a partir del volum estricte anti-DSU o del volum màxim d’emmagatzematge normal (suposant que la gestió del dipòsit permet l’entrada de tot el volum DSU).

Per al cas A, a la figura següent es presenten els dies amb pluja i els dies amb vessament al medi receptor, per a un volum màxim d’emmagatzematge normal.

Dies amb pluja i dies de vessament amb càrrega contaminant

0

1

2

0 50 100 150 200 250 300 350 400Dia

Pluj

a en

dia

(1=

si ,

0 =

no)

Dia amb pluja

Dia amb descàrrega contaminant al medi receptor

Fig. 3-27. Dies amb pluja i dies amb vessament contaminant al medi receptor

Per a aquest any tipus, s’obtenen 61 dies de pluja, en 6 dels quals es produeixen vessaments al medi receptor, per tant l’eficiència del dipòsit és del 90 %.


43

Per al cas B, es calculen els volums captats pel dipòsit en els dos supòsit descrits anteriorment (veure figura següent).

Volums DSU conca urbana riera Pahissa i volums d'entrada al dipòsit

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Dia

Vol

um (m

3 )

Volum de plujaVol max emmag. 11.700 m3Vol max emmag. 2.860 m3

Fig. 3-28. Volums diaris DSU i anti-DSU

Per a un volum estricte anti-DSU, el dipòsit té una eficiència del 36 %.

Per a un volum màxim d’emmagatzematge, el dipòsit té una eficiència del 78 %.

a07_calculs_hidraulics

Documents