calculo sedimentos en suspensión
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Parte II: Ejercicio
DESARROLLO
a.- El volumen de sedimentos y la distribución de los mismos en el embalse, a través del
Método Reducción Área, para obtener de esta manera la curva Altura-Área-Capacidad
corregida del embalse.
1. Cantidad de sedimentos en suspensión:
SAA = A*(SUC)*to
SAA = 85 km2*(600 Ton/km2*año)*30años
SAA = 1.530.000 Ton
2. Cantidad de sedimentos aportados por arrastre de fondo:
SAA= 20% - 30% SAA
SAA= 25% SAA
SAA= 0,25 * 1.530.000 Ton
SAA= 382.500 Ton
3. Sedimentos totales aportados al embalse:
SAT = SSA + SAA
SAT = 1.530.000 Ton + 382.500 Ton
SAT = 1.912.500 Ton
4. Capacidad de sedimentos:
Cs=∑i=0
i=¿SATγsei
Cs=1.912 .500Ton1,22Ton /m3
Cs=1.567 .622,95m3
Con la curva de captación de sedimentos en embalse y el valor de 4. Nos indica un 98% de eficiencia de captación.
Csreal=1.567 .622,95m3∗98 %
Csreal=1.536 .270,49m3
Cálculos tipos para la Prof. Relat. (Cota - Cota de Fondo)/ H total:
1. Prof. Relat. = (118 - 98)/20 = 1,002. Prof. Relat. = (117 - 98)/20 = 0,953. Hasta llegar al final.
Una vez graficados los valores de capacidad y altura, se procede a determinar el valor de m. Este valor nos indica el tipo de embalse, su clasificación y la formula que debemos utilizar para el cálculo de Ap.
Para este cálculo se procedió a hacer en 5 tramos ya que la grafica tenía una pequeña diferencia en cada tramo y así estar seguros del valor.
1.0000 10.00001
10
100
CURVA ALTURA CAPACIDAD
CAPACIDAD (MM3)
ALT
URA
(M)
m=logY 1−logY 0
log X1−log X0
Donde:
X= Capacidad.
Y= Altura.
m= log 3−log 1log 0,0222−log 0,0009
=0,34→m= 1m→
10,34
=2,94
m= log 7−log 5log 0,3230−log 0,1176
=0,33→m= 1m→
10,33
=3,03
m= log11−log9log 1,0998−log 0,6403
=0,37→m= 1m→
10,37
=2,70
m= log15−log 13log 2,6424−log 1,7454
=0,35→m= 1m→
10,35
=2,86
m= log 20−log 17log 6,4109−log 3,8540
=0,32→m= 1m→
10,32
=3,13
m=2,94+3,03+2,70+2,86+3,135
=2,93
Tipo de embalse pie de cerro clasificación II.
Ecuación de área relativa de sedimentos:
Ap=2,340∗p0,5∗(1−p)0,4
Cálculos tipos para la Ecuación de área relativa de sedimentos:
1. Ap=2,340∗10,5∗(1−1)0,4=0,0000
2. Ap=2,340∗0,950,5∗(1−0,95)0,4=0,68813. Hasta llegar al final.
Cálculos tipos para la Ecuación de factor K:
K =Área (ho)/Ap
Asumiendo al área en la cota 109 y área relativa en ese punto.
K =27,48 ha/1,2609 = 21,79
Cálculos tipos para área de sedimento:
A sed = K*ap
1. A sed = 21,79 * 0,002. A sed = 21,79 * 0,6881 = 15,003. Hasta llegar al final.
(Ver tabla nº 1).
TABLA 1
Cm = 1.550.384,24 m3
Cutil = 3.000.000 m3
Ct= 98
Ct= 109Hs = 11 m
h útil =
Al obtener los valores de la tabla se procede a calcular los niveles notables del embalse.
Sumado los valores de cm y cutil se obtiene un valor para interpolar en la capacidad corregida y así obtener los valores restantes.
∑ = 1.550.384,24 m3 + 3.000.000,00
∑ = 3.550.384,24 m3
4.860.515,76 ----------- 20
3.550.384,24 ----------- X
3.950.000,00 ----------- 19
X = 19,66
Calcular el borde libre.
Altura de la ola.
h=12+ 1
3√ f
h=12+ 1
3√2kms
h=0,97mts
Borde libre mojado = altura máxima de agua.
Borde libre mojado = 2,30 mts.
Borde libre seco = altura de la ola + borde libre adicional.
Borde libre adicional = 1,50 * altura de la ola.
Borde libre adicional = 1,50 * 0,97 mts.
Borde libre adicional = 1,46 mts.
Borde libre seco = altura de la ola + borde libre adicional.
Borde libre seco = 0,97mts + 1,46 mts.
Borde libre = borde libre seco + borde libre mojado.
Borde libre = 2,43 mts. + 2,30 mts.
Borde libre = 4,73 mts.
Al calcular el borde libre y la altura en el punto existe una incongruencia en los valores, es decir cuando sumo borde libre mas altura en el punto el valor es de 24,39 mts. se pasa de la altura de la presa que es de 20 mts. por lo cual se procedió a eliminar el 50 % del volumen de los sedimentos, colocando aguas arriba trampas de sedimentos.
Con los valores del 50% tampoco se llego a valores dentro de los 20 mts por lo que se procedió a intentarlo nuevamente logrando obtener una cota de 99 (Ver tabla nº 2).
TABLA 2
Cm = 34.860,95 m3
Cutil = 3.000.000 m3
Ct= 98
Ct= 99Hs = 1 m
h útil =
Al obtener los valores de la tabla se procede a calcular los niveles notables del embalse.
Sumado los valores de cm y cutil se obtiene un valor para interpolar en la capacidad corregida y así obtener los valores restantes.
∑ = 34.860,95 m3 + 3.000.000,00
∑ = 3.034.860,95 m3
3.184.046,05 ----------- 16
3.034.860,95 ----------- X
2.616.046,05 ----------- 15
X = 15,74
∑ = 15,74 + borde libre
∑ = 15,74 + 4,73
∑ = 20,47 mts. ≠ 20 mts.
Ya que la altura del embalse se sobre para del nivel requerido se recomienda ubicar el
embalse en otro sitio o aumentar la altura de la presa.
h útil = 14,74
Cm = 34.860,95 m3
Cutil = 3.000.000 m3
Ct= 98
Ct= 99
Ct = 113,74
Hs = 1
Bl= 4,26
b.- Determinar los niveles notables del embalse y el dimensionamiento del dique, en
cuanto a ancho de la cresta, ancho de la base, taludes y tipo de protección de los taludes
aguas arriba y aguas abajo.
Para los niveles notables del embalse:
Para efectos de trabajo: Tomando borde libre igual a 4,26 mts.
Ct= 118
ham = 2,30
Para dimensionamiento del dique:
Dimensionamiento de la cresta de la presa.
a=H5
+3
a=205
+3
a=7mts
El tipo de presa me dice que es homegenea, suelos finos impermeables, tipo de
fundación buena taledes entre 3:1 a 2:1.
Se escogió 2:1.
Por razones de tiempo no se hizo el cálculo de los lados, pero la figura fue hecha en
autocad lo cual arrojo las siguientes medidas:
Tipo de protección de los taludes aguas arriba y aguas abajo:
Talud Aguas Arriba:
Enrocado volcado o colocado a mano.
Placas de concreto.
Pavimentos de concreto asfáltico.
Pantallas de suelo cemento o gaviones.
El U.S. Bureau of Reclamation recomienda como un espesor económico y
satisfactorio 90 cms en grandes presas.
El U.S. Corps of Engineers, recomienda lo siguiente:
Talud Aguas Abajo:
• Pasto o grama de acuerdo a las variedades de la zona.
• Capa de grava arenosa con espesor mínimo de 30 cm.
• Carpeta de arena – asfalto de 15 cm de espesor.
• Construcción de bermas horizontales acompañadas de drenajes que desalojen
las aguas recolectadas.
• Uso de Geotextiles.