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EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 289

CAPÍTULO XIV. CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS

" . . . Agua que oradas la roca; agua que estás en el cielo; agua que estás en la tierra; . . ." Versos de una canción cuyana de Daniel Mendoza

1. NECESIDAD Y USOS DE LAS REPRESAS

La desigual distribución de los requerimientos de agua de los cultivos o, por otra parte, la constante necesidad de agua del ganado, en numerosos casos conlleva que las cantidades disponibles de agua no se ajusten, en el tiempo o en cantidad, a los mencionados requerimientos. En todas las provincias del NOA y en otras del país, ocurren meses en los cuales los cursos de agua se encuentran secos y se carecen de lluvias. Todo el Chaco o el Monte, como provincias fitogeográficas, no disponen de apreciables cantidades de agua para riego o bebida de los animales, desde mayo a diciembre por lo menos, excepto la suministrada por los grandes ríos o los acuíferos subterráneos.

Diversos distritos de riego, entre ellos el del Valle de Lerma, proporcionan turnos muy amplios, entregando las dotaciones a las propiedades cada 20-30 días. Esta circunstancia genera perjuicios por falta de agua a los cultivos en la mayor parte de los casos, y más específicamente a las hortalizas y el tabaco.

Justamente, para obviar los problemas mencionados se emplean las represas, pues se destinan a corregir los desfases entre los requerimientos y las disponibilidades de agua. Es por eso que en el Chaco, en el Monte y en el Valle de Lerma proliferan los pequeños reservorios de agua. Se observan también en otras zonas del país, especialmente en la Argentina árida y semiárida.

La provisión de agua a las represas es posible cumplirla desde pequeñas cuencas y en ese caso, la estructura se ubica sobre el cauce de salida de la misma. Sin embargo, el aliviadero o rebosadero, debe proyectarse cuidadosamente para evacuar las grandes crecientes. En estas situaciones es más apropiado que la represa y sus obras complementarias se emplacen en forma adyacente al curso o canal. Para ello se construye un canal de alimentación, lateral al río o a la fuente de agua, que la entrega en forma parcial, permitiendo continuar a los excedentes por el cauce (esta alternativa se observa en el Dique de Campo Alegre, en Salta). En otros casos la represa resulta un dispositivo para acumular agua durante el turno de riego y emplearla sólo cuando el cultivo la necesite. Hay oportunidades, por la modalidad del sistema de riego, en que prestan servicio para acopiar agua y emplearla en los meses en que el sistema no la entrega. Demuestran también otros aspectos positivos al reunir el agua que se recibe de noche, para regar con mayor caudal y eficiencia durante las horas con luz.

Actualmente se intentan usos múltiples: riego y bebida de animales, o cría de peces, o esparcimiento, o expansión de la superficie regada y otras.

Las represas, como reguladoras del escurrimiento hídrico, constituyen una herramienta útil para controlar la erosión en cárcavas y arroyos y evitar daños en plantaciones, caseríos e instalaciones humanas, a la vez que almacenan agua para riego o bebida.

1.a. ESTUDIOS PRECEDENTES

La construcción de represas requiere estudios previos más o menos complejos según los objetivos, las dimensiones de la obra, las condiciones del lugar y la captación.

Por la competencia que implica el título de Ingeniero Agrónomo, es posible que proyecten las represas de muro de tierra de hasta 5 metros de altura (ver Tabla XIV-1). Las de otro material, o más altas, requieren estudios específicos de ingeniería civil y otras profesiones (mecánica de suelos, resistencia de materiales, cálculo de estructuras y otros).

Los estudios se agrupan en topográficos, agronómicos e hidrológicos. El proyecto de estas presas hasta 5 metros de altura, se fundamenta en conocer la forma del terreno del futuro vaso, los sitios donde se ubica el material apropiado para construir el muro (localización, muestreo, cubicación y clasificación de esos suelos), y conformar el muro con un coronamiento de 3-4 metros de ancho y taludes entre 2,0:1 y 2,5:1, según la altura total y si es el talud interno o externo. De las tres categorías de la Tabla XIV-1 se trata aquí únicamente la primera. Se detallan a continuación los aspectos consignados.

Construcción de represas

290 Villanueva, G H, R G Osinaga y A P Chávez

1.a.1. TopográficosPara aquellas represas que aprovechan aguas de escorrentía debe: 1) Delimitarse perfectamente la cuenca productora de agua, determinando la red de drenaje, las pendientes dominantes, las texturas de suelo y la densidad y clase de cobertura vegetal. Esto se facilita con el empleo de fotografía aérea y un reconocimiento para ratificar las pendientes, textura del suelo y vegetación.

2) Otro aspecto del estudio topográfico consiste en realizar las nivelaciones topográficas para vincular planialtimétricamente el sector a regar, con la represa y la alimentación de ésta.

Finalmente, 3) Un levantamiento planialtimétrico de detalle del área que ocupará el espejo de agua y sus alrededores, posibilita conocer la capacidad de almacenamiento de agua y la disposición del muro, válvula de salida y aliviadero.

Se logra el detalle citado con la nivelación de unos 10-25 puntos por hectárea (por radiación o cuadrícula), a partir de una poligonal de referencia, cerrada y con estacas permanentes cada 200 m. Los planos de este sector suelen representarse en escala 1:1000 a 1:2500.

La poligonal respeta las siguientes tolerancias (T): En el cierre angular:

T = a nDonde: T = tolerancia angular en minutos.

a = aproximación del aparato en minutos. n = número de vértices de la poligonal.

En el cierre lineal (distancias medidas en relación con las reales): Dentro de una tolerancia de 1 en 500, es decir no más de un metro de error en 500 metros de distancia.

El control o cierre vertical, por lo menos en el polígono estaqueado de referencia, debe encontrarse con menos de 2 cm. de diferencia cada kilómetro.

T = 0,02 km

Donde: T = tolerancia en m, y km = distancia nivelada, en kilómetros.

Tabla XIV-1Condiciones para Distintos Tipos de Represas de Pantalla Tierra

1º Categoría: Presas de 1 a 5 metros de alturaA. Estudios de los Préstamos. a. Localización. b. Muestreos. c. Cubicación. d. Clasificación de suelos. Con fines solamente estadísticos, se efectuarán las pruebas

de compactación Proctor y límites de consistencia.B. Estudios de fundación: No se efectúan.C. Análisis de estabilidad de taludes: No se realizan y se fija la siguiente sección del muro:

Ancho Superior: 3-4 m. Inclinación Taludes: 2:1.

2º Categoría: Presas de 6 a 10 metros de alturaA. Idem anterior, más determinación de las propiedades mecánicas del material de

préstamo.B. Determinación del grado de consolidación y humedad natural de la fundación.C. Empleo del ábaco de Taylor para el diseño de taludes.

3º. Categoría: Presas de 11 a 15 metros de alturaA. Idem a represas de 2º categoría.B. Idem a represas de 2º categoría, más determinación de la cohesión del material de

fundación en muestras remoldeadas.C. Idem a 2º categoría, más análisis especiales.

Fuente: Secretaría Recursos Hídricos (1964)

1.a.2. AgropecuariosPara proyectar el riego se lleva a cabo un estudio de los suelos a regar y de los cultivos a realizar, sus ciclos y superficies, para finalmente determinar las demandas mensuales de agua evapotranspirada que, descontadas las lluvias, proporcionan el déficit hídrico o necesidades netas de riego. Con lo anterior y la eficiencia de riego es posible determinar los volúmenes totales de agua (dotación de riego), la superficie factible de regar o cultivar con el agua de la represa y las dimensiones de la tubería



de salida. Las demandas de agua se calcula por el método de Blaney-Criddle ajustado, de Thornthwaite, de la radiación y otros, según la zona.

Cuando se trata de proveer agua a la hacienda, adquiere significación la determinación del lapso del período seco, la evaporación y por supuesto, el número según tipo y consumo unitario de los animales. Se toma en cuenta también la manera de entregar el agua o si la beberán directamente de la misma represa.

El período seco se establece con base a las estadísticas pluviométricas de un largo lapso. Se requiere averiguar el período medio y extremo de la sequía. Se sugiere considerar como seco al tiempo que transcurre sin que ocurran lluvias de 50 mm o más, que regionalmente son las que generan escurrimiento, particularmente en zonas llanas. Lluvias menores generalmente se infiltran, o evaporan en escaso tiempo. En Fortín Chilcas (Santa Fe) el promedio del período resulta de 6 meses, nunca menor de 3 y el máximo registrado en 25 años alcanzó a los 9 meses. Para una aproximación, se emplean las lluvias medias mensuales que, en el caso de Rivadavia (Salta), conducen a un período medio de sequía de 7-8 meses, con mínimos de 6 meses y máximos de 10 meses; se inicia en mayo y termina en diciembre. Sin embargo, la estimación debería realizarse con los registros diarios y no con los promedios mensuales para tener mayor certeza.

La evaporación desde la superficie del agua alcanza valores importantes en toda la región semiárida subtropical. A los fines de represas para bebida de esa zona se adopta una cifra media de 4 mm diarios de evaporación, que puede resultar baja en verano. Se advierte que con esa media, en un período de 8 meses se pierden 960 mm. La sombra y la disminución del viento la atenúan acentuadamente. La infiltración se disminuye por el entarquinamiento producido por los sedimentos finos en suspensión en el agua que ingresa, o emplazándola en suelos arcillosos.

1.a.3. HidrológicosAbarca los precisos para determinar la cantidad de agua disponible para llenar la represa. Por lo tanto esta información es previa a establecer el volumen de agua a embalsar y la magnitud de la superficie a irrigar. Son posibles dos grupos de métodos para la determinación del agua disponible, conocidos como directos e indirectos.

a) Directos: Los más exactos exigen valores medidos del derrame del río, aportados por estaciones de aforo operadas por largo tiempo. En general, para estas represas relativamente pequeñas no se encuentran disponibles, porque los cauces de agua de poca magnitud no han sido aforados. Sí es posible determinarlos cuando se trata de turnos dentro de una red de riego, o del aprovechamiento parcial de un río importante.

b) Indirectos: Si los factores participantes son determinados con suficiente aproximación y buen juicio, se logran resultados satisfactorios.

Existen varios métodos indirectos pero, por la dimensión de estos embalses, especialmente los llenados con los derrames de pequeñas cuencas, se estudiará solo uno para tener una idea aproximada.

1º Por el Volumen Escurrido Medio Anual (Vm) : Resulta el volumen de agua que produce una cierta cuenca durante un año, en términos medios. Se calcula mediante la multiplicación del área de la cuenca en m2 (A) por el coeficiente de escurrimiento (C) y por la precipitación media anual en m (Pm). El volumen se obtiene en m3.

Vm = A x C x Pm

El problema es establecer el coeficiente de escurrimiento. Una determinación, la más precisa, se logra dividiendo el escurrimiento anual en un determinado lugar (conocido mediante estaciones de aforo), por las lluvias de esa temporada (multiplicadas por el área desde donde escurre). Si de esa cuenca no se conocen específicamente, se emplean los obtenidos en alguna cercana de características similares.

Cuando no se cuenta con información se selecciona el coeficiente de escurrimiento de entre los siguientes:

a. Según la cobertura del terreno: C en %Cultivado con pastos 1-30Áreas boscosas 5-20Sin cultivos 25-50

b. Según la extensión de la cuenca:Pequeñas, hasta 10 km2 20Medianas, de 10 a 100 km2 15Grandes, 100 a 500 km2 10Mayores, más de 500 km2 5



c. Según las lluvias anuales:Más de 1500 mm + de 35 De 1200 a 1500 mm 15-35De 800 a 1200 mm 5-15Menos de 800 mm - de 5

Si se dispone de una cuenca de 80 km2, con suelo sin cultivar y con menos de 800 mm de lluvias anuales, el escurrimiento se estima así (también es posible hacerlo cuando la cobertura varía):

C en %Por vegetación 25-50Por superficie 15-15Por precipitación 0-5T0TALES 40-70

PR0MEDI0 de C 13-23 (40-70/3)

Si tiene pendientes escasas y los suelos resultan permeables se elige el 13 %, en condiciones inversas se opta por 23 % y en casos intermedios por uno cercano a 18 % (el C se calcula en forma ponderada cuando las condiciones no son homogéneas, como se explicó en Escurrimiento de Pequeñas Cuencas).

Los pequeños embalses se proyectan con una vida útil de unos 25 años y en ese período los azolves o sedimentos acumulados serán (cuando la sedimentación anual es de aproximadamente el 0,15 % del escurrimiento anual):

Capacidad de Sedimentación = 0,0015 x 25 x Vm = 0,037 Vm.

Donde: La Capacidad para Sedimentos está expresado en m3, lo mismo que el Volumen Escurrido Medio anual (Vm). Compone parte del “embalse muerto” (ver Figuras XIV-12 y XIV-13, págs. 311 y 312)

Finalmente, ya que se trata de embalses pequeños, se efectúa una revisión de las pérdidas por evaporación. Se asume que las pérdidas anuales por evaporación son del orden del 6 % del escurrimiento medio anual. La revisión se hace aproximadamente, determinando la superficie de agua que corresponde a un volumen dado por la siguiente expresión:

V = Cu/2 + Cs

Donde Cu = Capacidad útil y Cs = Capacidad para Sedimentos.

La superficie mencionada se multiplica por la evaporación neta anual (evaporación registrada y corregida, descontando las lluvias ocurridas) con lo que se obtiene el volumen total evaporado.

Este volumen se compara con el correspondiente al 6 % del escurrimiento medio anual.

Estos resultados se emplean, sumados a la información topográfica y de suelos, para diseñar la presa, la superficie del lago y su localización. La ubicación se selecciona donde la topografía del lugar sea más ventajosa, que muestre dominio en altura sobre el área a regar y, a la vez, se cuente con la fuente de agua necesaria para su llenado.

Para completar el proyecto es menester analizar dos aspectos más: La máxima creciente para proyectar el aliviadero y la máxima dotación de agua de riego para dimensionar la cañería y las válvulas de salida.

1.a.4. Predicción de la Máxima Creciente para Proyectar el AliviaderoLa determinación de la capacidad de evacuación del vertedero requiere una criteriosa evaluación de la máxima creciente que puede producirse, y de los daños que es posible se generen por la rotura de la presa, debida a una insuficiente previsión del caudal a evacuar y el consiguiente desborde del embalse sobre su coronamiento.

Se identifican varios métodos pero el más adecuado a estas pequeñas obras, en particular cuando no se cuenta con determinaciones confiables, es el conocido por fórmula de Gregory y Arnold (en su defecto suelen emplearse el de Ramser o el de la Curva Número):

Q = 0,2086 (C.A.RH.F.B)1,1429 . H0,5714 . S0,2143

Donde:Q = Gasto o caudal máximo producido por la cuenca en m3 s-1

C = Coeficiente de escurrimiento en crecientesH = Tiempo de duración de la lluvia, en horasA = Área de la cuenca, en hectáreas

RH = X/H, intensidad media de la lluvia, en centímetros por hora, durante el tiempo H.



X = Lluvia máxima total para el tiempo H, en cm. Dadas las dificultades en conocer el tiempo en que se produjo esa lluvia, en cuencas de hasta 40 km2 se supone que se registró en 1 a 3 horas. En cuencas mayores entre 3 y 24 horas.

F = Factor que depende del coeficiente de rugosidad "n" debido a la forma y naturaleza del cauce. Se calcula con los valores de la Tabla XIV-2, aplicando los coeficientes de Kutter de la Tabla XIV-3a.

B = P/L. El P resulta un factor dependiente de la forma de la cuenca y de cómo el agua se concentra en ella (Figura XIV-1). Para conocerlo se resuelve primero: L/W, donde L es la distancia que recorre el agua desde el punto más lejano de la cuenca hasta el lugar del embalse, y W = 10.000 x A/L. Con el valor L/W se entra en el gráfico de la figura citada para elegir el tipo de cuenca más cercano a ese valor. Con esa información se observa la Figura XIV-2, para verificar si existe concordancia con la forma de concentración del agua. Posteriormente de la Tabla XIV-3 se despeja el P. Se resuelve el problema de B obteniendo la raíz cuadrada de P/L.

S = Pendiente por mil del cauce principal. Si la pendiente es de 18 m en 1000 metros, S resulta 18. El dato se obtiene del levantamiento topográfico, fotos aéreas, etc.

Figura XIV-1Formas Típicas de Cuencas y su Tipo de Concentración


Suponiendo las siguientes condiciones:

Superficie cuenca (A) = 615 ha.Intensidad máxima = 40 mm/2horasCaracterísticas de la cuenca = Lomadas con 5-15 % de pendiente, de vegetación arbórea, arbustiva y herbácea, con un coeficiente de escurrimiento (C) = 0,18 (18%). L = 4000 m, con una diferencia de nivel entre el punto más alto y el más bajo de 48 m.

Resulta:

Tipo de cuenca = 1 ó 2 ó 17 (observar Figura XIV-1). W resulta = 10.000 x A/L = (10.000 x 615/4000; 10.000 x 0,15375) = 1537,5. Entonces L/W = 4000/1537,5 = 2,60, todas cuencas de acción retardada Construcción de represas


(Según Figura XIV-2). Entrando en Tabla XIV-3, el "P" es de 0,43 para lluvias de intensidad uniforme o de 0,49 para las de intensidad variable, que es el caso de Salta. B = P/L = 0,49/4000, resulta entonces de 0,011. El “F” (para taludes 0,5:1; n de Kutter = 0,030 y forma: 16 en 1; 8 m ancho y 0,5 m de altura del pelo de agua) es igual a 4,57 (Ver Tabla XIV-2). S es igual 48/4000 = 12. Entonces, el caudal Q será igual a:

Q = 0,2086 (C.A.R.F.B)1,1429 . H0,5714 . S0,2143

Q = 0,2086 (0,18 . 615 . 2 . 4,57 . 0,011)1,1429 . 20,5714 . 120,2143

Q = 0,2086 . 11,131,1429 . 20,5714 . 120,2143

Q = 0,2086 . 15,7051 . 1,4860 . 1,7032 Q = 8,29 m 3 s -1.

Tabla XIV-2Valores de "F" de la Fórmula de Gregory y Arnold, para Cauces de Distintas Secciones con Paredes Inclinadas

TaludH:V

Ancho del fondo por la altura

Valor de "n" de Kutter (Coeficiente de rugosidad de las paredes)0,011 0,013 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,100

0,5:1

Forma en v 7,31 6,82 6,40 5,72 5,33 5,00 4,74 3,191 por 1 7,64 7,12 6,68 5,99 5,58 5,23 4,95 3,342 por 1 7,61 7,10 6,66 5,96 5,56 5,20 4,94 3,334 por 1 7,45 6,95 6,52 5,83 5,43 5,09 4,83 3,268 por 1 7,12 6,64 6,23 5,58 5,19 4,87 4,62 3,1116 por 1 6,68 6,23 5,85 5,24 4,89 4,57 4,34 2,9230 por 1 6,23 5,86 5,50 4,91 4,58 4,29 4,07 2,75

100 por 1 5,45 5,08 4,77 4,25 3,97 3,72 3,53 2,38

1:1

Forma en v 7,51 7,00 6,58 5,87 5,48 5,13 4,87 3,281 por 1 7,60 7,08 6,64 5,95 5,54 5,19 4,92 3,322 por 1 7,54 7,02 6,60 5,90 5,50 5,15 4,89 3,304 por 1 7,37 6,87 6,45 5,76 5,37 5,04 4,77 3,228 por 1 7,07 6,57 6,17 5,53 5,15 4,83 4,58 3,0816 por 1 6,68 6,21 5,83 5,23 4,87 4,55 4,32 2,9130 por 1 6,25 5,81 5,47 4,89 4,55 4,27 4,05 2, 72

100 por 1 5,45 5,07 4,76 4,25 4,97 3,73 3,53 2,38

2:1

Forma en v 7,31 6,82 6,40 5,72 5,33 5,00 4,74 3,191 por 1 7,31 6,82 6,40 5,72 5,33 5,00 4,74 3,192 por 1 7,27 6,78 6,36 5,70 5,30 4,97 4,72 3,184 por 1 7,14 6.65 6.25 5.59 5,21 4,88 4,64 3,128 por 1 6,90 6,44 6,05 5,40 5,04 4,71 4,48 3,0316 por 1 6,58 6,12 5,75 5,14 4,80 4,49 4,27 2,8830 por 1 6,20 5,76 5,41 4,85 4,52 4,23 4,01 2,70

100 por 1 5,42 5,06 4,75 4,24 3,95 3,70 3,52 2,37

3:1

Forma en v 7,04 6,58 6,17 5,51 5,14 4,83 4,57 3,081 por 1 7,04 6,58 6,17 5,51 5,14 4,83 4,57 3,082 por 1 7,01 6,53 6,14 5,49 5,12 4,79 4,54 3,064 por 1 6,95 6,45 6,07 5,42 5,06 4,74 4,50 3,038 por 1 6,75 6,29 5,90 5,28 4,92 4,61 4,38 2,9616 por 1 6,49 6,04 5,67 5,07 4,73 4,43 4,20 2,8330 por 1 6,14 5,72 5,38 4,81 4,49 4,20 3,99 2,68

100 por 1 5,40 5,03 4,72 4,22 3,93 3,69 3,50 2,36


Otro modo apropiado consiste en individualizar un tramo del cauce de salida con sección homogénea y en lo posible recto, de una longitud que sobrepase los 50-100 m. Si se observan las huellas de las máximas alturas del agua en el cauce durante varios años, midiendo cuidadosamente la sección abarcada por esa línea de máxima creciente y determinando, con nivel de anteojo y mira, la pendiente longitudinal en un tramo de 100-200 m, se logra una aproximación muy certera del caudal de máxima creciente, para una recurrencia de pocos años. Los cálculos hidráulicos, asignando un coeficiente apropiado de rugosidad de las paredes, mediante la fórmula de Manning, proporcionan un buen valor de la probable creciente máxima.

La ecuación racional, de Ramser (Q = C.I.A./360), empleada para diseñar los canales de guardia utilizados para impedir la erosión hídrica, se constituye en una herramienta apropiada cuando la cuenca resulta relativamente pequeña.

Ponderando los tres métodos citados se ubica un valor suficientemente apropiado de máxima creciente para proyectar el aliviadero de la represa.

1.a.5.Predicción de la Máxima Dotación para la Salida de la RepresaLa máxima necesidad de agua condiciona especialmente al proyecto de la obra de entrega de agua. Ese caudal abastece la máxima necesidad de agua que solicitan los cultivos en un determinado



período. Se la determina mediante el balance hídrico del mes o quincena de mayor déficit de agua. Si no se calcula, para casos simples se lo fija en 2,0 l s-1.ha-1.

Figura XIV-2Tipos de Concentración del Agua en las Cuencas

Fuente: Secr. Rec. Hídr. (1964)

Tabla XIV-3 Tabla XIV-3aValores del Factor "P" para Condiciones Medias, Algunos valores del “n” de KutterP'= 0,5 y A/A' = 262.144

L/W

Concentración Estado de las paredes Coef. “n”Tormentas de intensidad uniforme

Curva de precipitac. de forma i = K/t0,5

Muy lisas, madera cepillada, cemento 0,010Piedras con junta tomada 0,012

Retr. Med. Avan. Retar. Media Avanz. Mampostería ordinaria 0,017Grava fina 0,020

2 0,42 0,44 0,47 0,47 0,49 0,52 Canales y ríos libres de piedras 0,0253 0,44 0,47 0,49 0,50 0,53 0,56 Canales y ríos con piedras y hierbas 0,0304 0,46 0,49 0,51 0,53 0,55 0,58 Limpios, bordes rectos, sin grietas, 0,0338 0,50 0,53 0,57 0,58 0,61 0,64 Limpios, sinuosos, algunos escollos 0,045

16 0,56 0,59 0,62 0,64 0,67 0,70 Cauces lentos, enhierbados, con charcos 0,080Fuente: Secr. Rec. Hídr. (1964) Fuente: Chambuleyron (1967)

La obtención de la Máxima Dotación Total se logra con la siguiente fórmula, en m3 s-1. superficie total:

Máx. neces. mensual de riego, en m3 s-1 x Superf. en m2

Máxima dotación = Eficiencia

Que posteriormente, considerando el tiempo en que realmente se entregará el agua, se transforma en l s-1.

2. ESTUDIOS DE SUELOS PARA LA REPRESA

Consisten en el relevamiento de los distintos materiales para construir el terraplén, además de un prolijo estudio del subsuelo de su emplazamiento. Se requieren suelos impermeables para la construcción del núcleo o sector central de la presa, pero en las de mayores dimensiones se emplean importantes volúmenes de materiales permeables en los "espaldones" o taludes del muro. Por lo tanto se ubican, cubican y caracterizan los lugares, o "préstamos" de suelos utilizables en su construcción lo más cercanos posible.

Para represas pequeñas, donde en la localización del embalse se cuenta con suelos poco permeables de considerable espesor, podrá extraerse de allí material para la construcción de la presa, con lo que se aumentará la capacidad de embalse. En cambio si son de escaso espesor y la represa requiere un volumen grande, los préstamos, en general, se ubican aguas abajo (situados a una distancia mayor de Construcción de represas


tres veces de su altura probable) fuera del futuro alcance del espejo de agua, para no favorecer las pérdidas por infiltración.

La cubicación se realiza mediante pozos o calicatas de no menos de 1,50 m de profundidad para determinar el espesor y extensión del "préstamo" y caracterizar el material.

También es importante conocer bien los "depósitos" o "préstamos" de piedras y arenas utilizables para hormigón y revestimientos de piedra. Se considera aconsejable cubicar préstamos que superen las probables necesidades en un 50 %.

En el eje donde se construirá la represa es necesaria una densidad grande de pozos (cada 50 m por ejemplo) de hasta 2 y 3 m de profundidad. Si se localiza algún manto poco permeable, de más de 0,5 m de espesor a escasa profundidad (menos de 1 metro), se recomienda apoyar en él el terraplén para mejorar su estanqueidad y controlar las subpresiones bajo el mismo. Es por eso que tales calicatas se deben describir con precisión respecto a la textura, estructura, espesor y otras características físicas; complementándola con los análisis de muestras de las capas u horizontes representativos.

Se suelen realizar a campo, sobre la capa que se apoyará el muro de tierra, pequeños pozos de 0,3 m de lado que se colman con agua para observar su permeabilidad, llenándolos 4 o 5 veces. En la última se controla el tiempo en que se infiltra totalmente. Se considera que el material resulta prácticamente impermeable si tarda más de 30 horas en insumirse. Sin embargo, resulta más apropiado cuantificarla mediante ensayos con infiltrómetros de doble anillo.

3. EL PROYECTO DE LA REPRESA

Con la información recolectada es posible formular el proyecto del muro de tierra y estructuras anexas. La Tabla XIV-1 proporciona una idea de las diferentes complejidades del proyecto de represas y los requisitos de estudios mínimos que se necesitan.

3.a. EL PROYECTO DEL MURO

Reunirá dos cualidades básicas: Impermeabilidad y estabilidad.

Los tipos de pantallas que se construyen son: Homogéneos y de Sección Compuesta.

3.a.1. Muros de Sección HomogéneaToda la sección muestra la misma composición de material. Deben ser suficientemente impermeables al agua y, para asegurar la estabilidad de los taludes, resultar bastante tendidos (2,0:1 a 2,5:1). En este tipo de muro, cuando el embalse permanece lleno un tiempo prolongado, se generan filtraciones en el talud o paramento seco, en general en el tercio inferior (esto es admisible si sale una cantidad reducida de agua límpida). Para controlarlas se ubica, al pie de aguas abajo, material permeable. En tal caso, las secciones se convierten en homogéneas modificadas (observar Figura XIV-3).

La altura del muro se halla determinada por las condiciones del vaso y debe ser cerca de un metro más elevada que el máximo nivel que alcanzarán las aguas. Si el eje del vaso tiene más de 400 m de longitud en la dirección de los vientos, conviene adicionar 0,1-0,2 m cada 100 metros de longitud en exceso, para prevenir el oleaje que, en este caso, será mayor del normal.

Finalmente se diseñan secciones intermedias en casos particulares, observando que la inclinación de los taludes resulte de 2,5:1 o mayor cuando no se protegen con grava o arena gruesa.

Figura XIV-3Muros de Secciones Homogéneas y Homogéneas Modificadas

Capa permeable

Apoyo impermeable Apoyo impermeable* Filtración en talud o paramento seco



3.a.2. Muros de Sección CompuestaLa más común consta de un núcleo, lo más impermeable posible, rodeado de materiales más permeables que lo protegen y dan estabilidad a la estructura. El talud y el tramo de aguas arriba, al ser permeables proporcionan buen equilibrio entre el agua dentro y de fuera del muro, ante los rápidos desembalses. El de aguas abajo, actúa como dren evitando filtraciones en el talud seco (ver Figura XIV-4). En la Figura XIV-12 (pág. 309) se diagraman los distintos niveles del agua en la represa.

Figura XIV-4Muros de Secciones Compuestas

Tipo I Tipo II

Talud Talud2,5:1 2,0:1 Talud Talud

2:1 2:1

1 2 3 4 1 2 1

Apoyo impermeable Apoyo impermeable Tipo III Tipo IV

Talud Talud Talud Talud2:1 2:1 2:1 2:1

1 2 1 1 2 1

Colchón o Capa Impermeable

Permeable < de 1-1,5 mPermeable > de 1,5 m

Apoyo impermeable Apoyo impermeableReferencias:

1. Gravas y gravillas mezcladas 3. Suelo de texturas medias compactado2. Suelo arcilloso compactado 4. Gravas y gravillas mezcladas, más gruesas que 1

Cuando se cuenta con una capa o fundación impermeable a 1,0-1,50 m de profundidad se utiliza el tipo de sección III, para asegurar la mínima pérdida de agua. Si el tramo impermeable se ubica a mayor profundidad se emplea el tipo IV, con el núcleo hasta 1,5 m de profundidad agregando un colchón o pantalla impermeable en la base, de 0,30 m de espesor. El tipo I se aplica cuando se dispone de materiales de diversas granulometrías y el Tipo II cuando se poseen granulometrías de finas a gruesas, como lo indica la Figura XIV-4. La Figura XIV-4a muestra un muro en perspectiva.

3.b. LA CAPACIDAD DE LA REPRESA

Esta magnitud define el proyecto pues determina el volumen de agua que es posible almacenar y por lo tanto, la altura y largo de la represa, la cantidad de hectáreas a regar y las dimensiones de las obras complementarias.

Cotam

Superficie en ha,atinente a cada

cotaFigura XIV-4a: Muro de la represa en perspectiva

Fuente: Arzelán, 2000.

8

9

10

11

12

13

14

0,95

3,98

7,60

10,82

13,27

16,29

18,82



En el caso del ejemplo de la Figura XIV-5, se observa:

Figura XIV-5Croquis Planialtimétrico del Muro y del Vaso del Embalse (fuera de Escala)

N14,00

13,0012,00

m11,00

k10,00

i

9,00

g

8,00

e

c

Tubería de salida Aliviadero o vertedero

Eje del muro

l ja b d f h

Trayectoria de las excedencias

Con el fin de conocer el volumen se evalúan las superficies, mediante cortes horizontales, que abarca el área comprendida entre cada curva de nivel y la pantalla, en la planimetría del futuro vaso o embalse (ver Figura XIV-5). Se realiza por medio de algún método eficaz, como el uso de instrumentos de planímetros, pesada de las figuras, coordenadas y otros. Luego se calcula la semisuma de las áreas (A1 + A2)/2) entre dos curvas contiguas y el resultado, multiplicado por la diferencia de altura entre las dos curvas (equidistancia), proporcionan el volumen de agua contenida en el área trapezoidal comprendida por las dos curvas. La suma de todos los valores proporciona el volumen total posible de embalsar (observar la Figura XIV-14 en página 312).

1. El volumen de agua por debajo de cota 8 se descarta o se supone con la mitad de altura de la equidistancia, es decir 0,5 m, y en este caso:

V1 = 9.500 m2 x 0,5 m = 4750 m3.

2. El volumen de agua entre cotas 8 y 9 resulta:

V2 = (9.500 m2 + 39.800 m2)/2 x 1,0 m = 24.650 m3.


V3 = (39.800 m2 + 76.000 m2)/2 x 1,0 m = 57.900 m3.


V4 = (76.000 m2 + 108.200 m2)/2 x 1,0 m = 92.100 m3.




V5 = (108.200 m2 + 132.700 m2)/2 x 1,0 m = 140.450 m3.6. El volumen de agua entre cotas 12 y 13 resulta:

V6 = (132.700 m2 + 162.900 m2)/2 x 1,0 m = 148.300 m3.

7. Y si se alcanza la cota 14, el volumen entre cotas 13 y 14 resulta:

V7 = (162.900 m2 + 188.200 m2)/2 x 1,0 m = 175.550 m3.

El volumen total (VT) es = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7 = 643.650 m3 o 0,644 Hm3.

Entonces en este proyecto, el agua factible de embalsar hasta la cota 14, supera los 643.600 m 3, es decir 0,644 Hm3.

3.c. ALTURA DE LA PRESA Y CÁLCULO DE SU VOLUMEN

La primera se determina teniendo en cuenta la necesidad y disponibilidad de agua y las características topográficas del sector elegido.

Se elabora una curva de capacidades de almacenaje a alturas variables, obteniendo así un balance entre el volumen (costo) del muro y la capacidad de almacenaje de agua. Ajustando el volumen de agua embalsada, el volumen de suelo a mover para construir la pantalla, las hectáreas a beneficiar y la inversión que resulta por hectárea, es posible determinar la altura conveniente de la represa.

El volumen del muro a construir, en m3, se determina con base en:

Sección = (base mayor + base menor)/2 x h, y ésta, para obtener el volumen, se multiplica por la distancia promedio que desarrolla tal sección; si se opta por alcanzar la cota 14 (1 m de revancha sobre el embalse que llega sólo a la cota 13), se elevará entonces a una altura de 14 - 7,5 m = 6,5 m. Para un cálculo más preciso se tomarán tramos parciales de los volúmenes ocupados por cada curva de nivel para obtener, por la suma acumulada, la del muro total (obsérvese la Figura XIV-6);

Habiendo elegido el ancho del coronamiento (3 m) y las pendientes de los taludes (2:1), la altura define una determinada sección. El volumen de cada tramo se obtiene multiplicando la sección por la longitud promedio que ocupa.

Se calcula en primer lugar el volumen del tramo entre cotas 14,0 y 13,0 m. En el esquema citado, se obtiene la sección mediante la base menor (coronamiento) que se fijó en 3 m y, con taludes 2:1, la base mayor será de 7 m. La sección resultante se multiplica por la semisuma de la distancia superior e inferior que ocupa el tramo: desde m hasta l, más desde k hasta j, dividido 2 para obtener el volumen (ver Figura XIV-6).

Luego se calcula la sección para la distancia abarcada por la curva de nivel de 13 m hasta 12 m, para determinar ese volumen. Como antes, se calcula la base mayor que, en este caso, será de 11 m (la base menor de 7 m); la sección resultante se la multiplica, para obtener el volumen, por la semisuma de la distancia del lado superior (curva de nivel 13 m, desde k hasta j) más la del lado inferior de la curva de nivel de 12 m (desde i hasta h). Así sucesivamente hasta obtener la totalidad de los volúmenes de cada tramo. Las sumas acumuladas de todos, proporcionan el volumen total del muro. Se comparan luego los volúmenes de tierra del muro para cada cota, con el agua embalsada, por ende con las superficies a beneficiar con el riego. Se elige la altura de la presa que: 1º) Muestre la mejor relación posible entre volumen agua embalsada/volumen suelo de la presa, preferentemente mayor de 10:1. 2º) Beneficie a un número de hectáreas acorde con lo que reclama el productor. 3º) Que la disponibilidad de agua resulte suficiente y 4º) Que sea económicamente factible de construir.

Figura XIV-6Croquis del Perfil del Muro y Cálculo del Volumen

14,0 m k I g ec a b d f h j l

13,0

12,0

11,0

10,0

9,0

8,0



L = L1 + L2 / 2 = (a+b+c+d+e+f+g+h+i+j+k+l+m) + (a+b+c+d+r+f+g+h+i+j+k) / 2

V13-14 = (Base mayor (B) + Base menor (b)) / 2 . h . Distancia o Longitud (L)

Nota: El volumen total del terraplén resulta de la suma de los volúmenes parciales, medidos entre cada curva de nivel

3.d. PROYECTO DEL ALIVIADERO 0 VERTEDERO

La Figura XIV-7 muestra un proyecto de vertedero tipo. Por razones de seguridad conviene construirlo fuera del terraplén de la presa, apoyado en el propio terreno natural, con lo que es posible evitar los graves daños que podría acarrearle a la presa su rebosamiento. Además, si se lo ubica sobre el terraplén de la misma podría originar su colapso y el desembalse casi instantáneo del agua almacenada, con todos los perjuicios que suelen causar esas situaciones.

La cresta del vertedero debe situarse algo por debajo del nivel del agua en el máximo embalse. Si se prevé un futuro aumento de la altura de la presa, en cada pilar se disponen recatas para ubicar compuertas que eleven el nivel del embalse, cuya remoción permitirá un gran aumento de la capacidad de descarga en caso de una creciente excepcional. El proyecto ilustrado permite evacuar 1 m3 seg-1 por metro de longitud de vertedero, con una carga o altura de agua de 0,50 m.

3.e. PROYECTO DE LA ENTREGA DE AGUA DESDE LA REPRESA

Se sugiere el siguiente procedimiento: En primer lugar se establecer el total de la longitud teórica de la cañería:

Long. teórica total = Long. de caños(LC) + long. por pérdidas de válvulas(LV) + long. por pérdidas de codos (LCo) + long. por otras pérdidas, de rejilla, de entrada y otras (LX), todas las medidas en metros; es decir:

LT = LC + LV + LCo + LX (ver Tabla XIV-4 y Figura XIV-9).LT = Longitud real de los caños. LV = Se considera una válvula de compuerta, totalmente abierta.LC = Se considera un codo de 90º largo, para otras condiciones se eligen valores de la

Figura XVI-9.LX = Longitud de tubería equivalente a cualquier otra pérdida.

A continuación, como el caudal erogado también se observa proporcional a la diferencia de altura entre las cotas de la carga de agua y la de salida, se establece la cota del mínimo embalse. Este valor coincide con la altura o cota que se le asigna al 10 % de la Capacidad útil, por encima del embalse muerto o destinado para la acumulación de sedimentos.

Tabla XIV-4Cálculo de la Tubería de la Obra de Entrega de Agua Longitudes

de los elementos

Longitud equivalente de válvulas y codos (diám. en pulgadas), expresadas en m.

8" 10" 12" 14" 16" 18" 20"LV 1,40 1,75 2,10 2,40 2,90 3,20 3,50LC 4,25 5,30 6,40 7,50 8,50 9,70 10,80

Para un cierto caso, al largo de cañería ya determinado le corresponde el coeficiente de rugosidad que brinda la Tabla XIV-5 (siendo C = 0,57). Ingresando al nomograma de la Figura XIV-10 con el diámetro de cañería disponible ( o d = 0,508 m o 50,8 cm y el caudal máximo a erogar de 1,0 m3 s-1, se encuentra una velocidad de 4,8 m s-1 y, con un "C" de 0,57, se determina que la carga de agua (h) necesaria mínima, para erogar ese caudal, sea de no menos de 3,50 m de altura (observar en la Figura las líneas llenas azules). Si no resulta así, debe aumentarse el diámetro de los tubos.

Según la Tabla XIV-5 el "C", para la longitud encontrada, es de 0,57 (*).



Figura XIV-7 Vertedero Tipo para las Represas (*)

(*) Cuando los caudales de crecientes no superen 2 m3 por segundo, es posible simplificar bastante la estructura.



Figura XIV-8. Obra de Entrega de Agua desde la Represa




(Continúa Figura XIV-8)




Un caso típico es el siguiente:

Caudal máximo exigido = 1,00 m3 s-1.Cota o altura del 10 % del Embalse o Capacidad Util = 34,20 m.Cota de salida (pelo de agua en el canal de salida) = 30,88 m.Carga de agua, h, = 3,32 m.Diámetro del caño = 0,508 m.

La longitud equivalente total de la cañería (de 20" o 0,508 m) será: Longitud real -------------------------------- 36,0 mTramos suplementarios --------------------- 3,0 mLongitud equivalente por codo (20”) -------- 10,8 m (ver Tabla XIV-4 y Fig. XIV-9, línea azul) Longitud equivalente por válvula (de 20”) -- 3,5 m (ver Tabla XIV-4)Longitud equivalente por rejillas, entrada y salida ---------------------------- 5,0 m aprox.

Longitud total equivalente 58,3 m

Figura XIV-9Longitudes Equivalentes de Distintas Estructuras Hidráulicas

Fuente: Secretaría de Recursos Hídricos de México (1964)



Tabla XIV-5Valores de "C", según el Diámetro y Longitud de la Cañería

L (L) en m

Diámetro (d) en cm20,32 25,40 30,48 35,56 40,64 45,72 50,80(8") (10") (12") (14") (16") (18") (20") (+)

9 0,77 0,81 0,85 0,87 0,88 0,90 0,9112 0,70 0,75 0,79 0,81 0,84 0,86 0,8715 0,69 0,71 0,76 0,78 0,80 0,83 0,8418 0,62 0,7 0,72 0,74 0,77 0,79 0,8121 0,59 0,63 0,68 0,71 0,73 0,76 0,7724 0,56 0,61 0,66 0,69 0,71 0,74 0,7527 0,54 0,59 0,64 0,66 0,69 0,72 0,7330 0,52 0,57 0,62 0,64 0,67 0,69 0,7133 0,50 0,55 0,59 0,62 0,65 0,67 0,6936 0,48 0,53 0,57 0,60 0,63 0,66 0,6739 0,47 0,52 0,56 0,59 0,61 0,64 0,6642 0,45 0,50 0,54 0,57 0,60 0,63 0,6545 0,44 0,48 0,53 0,55 0,58 0,61 0,6248 0,43 0,47 0,52 0,54 0,57 0,59 0,6151 0,42 0,46 0,51 0,53 0,56 0,58 0,6054 0,41 0,45 0,50 0,52 0,55 0,57 0,5957 0,40 0,44 0,48 0,51 0,54 0,56 0,5860 0,39 0,43 0,47 0,50 0,52 0,55 0,57 *

(+) Medidas en pulgadas.Fuente: Secretaría Recursos Hídricos de México (1964)

Dado que se poseen sólo 3,32 m para h, se aumentará el diámetro de la cañería o se conocerá que, cuando el embalse se encuentre a menos del 0,1 de la Capacidad Útil, el caudal erogado resultará menor de 1,0 m3 s-1.

Otro caso: Las líneas del nomograma muestran que un tubo de 30,48 (12") de , para un gasto de Q = 0,300 m3 s-1, proporciona una velocidad de circulación del agua de 4,08 m s -1 y que, para un C = 0,7 (correspondiente a una longitud de 19,50 m, tubería 30,48 cm de ), se requiere una carga de 1,73 m. A esta carga, se le aumenta la debida al paso por rejilla de entrada y expansión brusca a la salida de la tubería. El “C”, para la longitud encontrada, es de 0,57 (*).

O se transforman estas pérdidas, en longitud de tubo equivalente, y se las adiciona a la ecuación (observar en Figura XIV-10 las líneas punteadas rojas).

El gráfico de la cañería muestra una obra de entrada, otra de salida y un revestimiento de hormigón con dientes de hormigón armado. Están destinados a asegurar la inmovilidad de la estructura, evitar filtraciones a lo largo de la obra y el atascamiento de la válvula, como también erosión en la zona de la salida del agua.

Obras menores de 0,3 Hm3 (probablemente alturas de muro inferior a 2,5 m) posibilitan simplificaciones importantes en el proyecto y construcción, suprimiendo obras de hormigón armado y adoptando dispositivos, de entrada y salida del agua de la tubería, más rudimentarias, y otras soluciones más simples y de menor costo.

Es posible emplear otros sistemas de toma más precarios pero el esquema presentado resulta el que brindaría un servicio más permanente y seguro. La cañería suele ser de hierro, de plástico (PRFV, poliéster reforzado con fibra de vidrio) u hormigón.

Como se afirmó en los primeros párrafos, en referencia a que las represas resultan dispositivos útiles en el control de las crecientes, también son usadas para atemperar los grandes caudales, generados por lluvias intensas, en el mismo cauce de escurrimiento. En las provincias de Salta y Córdoba se observan estas estructuras completas, pero con la tubería sin válvula de cierre, con el diámetro y el volumen de agua a almacenar, diseñados para amortiguar el pico de la creciente, a la vez que se eroga un caudal no erosivo en forma continua mientras haya agua embalsada. Si la creciente resulta mayor, el resto de agua lo evacua el aliviadero, que se diseña con todas las precauciones. Colocando el orificio de salida a cierta altura de la presa se logra mantener un embalse parcial.

El objetivo general resulta disminuir el caudal pico de creciente a una décima o más, de manera que el volumen de agua recibido en una o dos horas sea erogado en 15 o 20 horas. Es posible diseñar dos o más represas sucesivas, en distintos tramos de la cuenca, para un control más extendido. En Salta, comienzan a usarse (Arzelán, comunicación personal) para el control del escurrimiento, y a la vez para generar una reserva de agua para riego y bebida del ganado. En este caso la tubería de salida está provista de válvula o de compuerta. Tanto el proyecto como la posterior operación deben ser cuidadosamente planificada y dimensionada, ya que al ser múltiples los objetivos, se complica el proyecto y el manejo del sistema.Construcción de represas


Figura XIV-10Nomograma para Estimar la Carga de Agua y los Caudales Erogados

1º Caso 2º CasoFuente: Secretaría Recursos Hídricos (1964)

Para el caso anterior, una solución alternativa en presas pequeñas (con carga de agua de no más 4-5 metros), a la ya explicada para la cañería de salida, podría consistir en una estructura como la mostrada en la Figura XIV-11, consistente en una cañería de unos 0,50 m de diámetro de polietileno (PE80) de Clase 6, con una torre de toma intercalada en la tubería que dispone de una compuerta que regula desde arriba el caudal efluente. La torre se construye de hormigón armado o de mampostería reforzada con hormigón armado y está provista de una pasarela desde el muro para acceder al control de la compuerta de la torre. El costo de la torre, compuerta y accesorios es menor a u$s 2.000. Si se necesita mayor resistencia del caño se emplean los de PVCR, es decir resina con zunchado de fibra de vidrio, pero de mayor precio.

4. CONSTRUCCION DE LAS REPRESAS

El terraplén de la represa se construye mejor por medio de tractor con palas hidráulicas de arrastre, realizándose a la vez la compactación mediante el tránsito ordenado de la maquinaria. Cuando la construcción principal incluye la excavación en el propio vaso del material a emplear, también resultan preferidos esos equipos (en ciertas condiciones) y las topadoras, aunque no prestan servicios cuando el suelo se encuentra demasiado húmedo o deben hacerse excavaciones profundas. Esos equipos con palas muestran la ventaja que permiten depositar el suelo de excavación, en lugares apropiados y lejanos y producir la compactación.

Si las condiciones de humedad son excesivas conviene esperar que el terreno se oree, haciendo algunos trabajos que lo favorezcan. Se emplean también retroexcavadoras, pero en tal caso deben analizarse los aspectos económicos y operativos que su uso implica.

Se replantea cuidadosamente en el terreno la planta de la represa, las obras del aliviadero, la toma y las áreas de excavación. Con relación a la planta se marcan los bordes exteriores y, luego del destape para eliminar totalmente el suelo orgánico (horizonte A), los bordes del núcleo para continuar la excavación.Construcción de represas

Fuente: Secretaria de Recursos Hídricos de México (1964)


Figura XIV-11Esquema Obra de Control de Descarga en Presas Pequeñas

Fuente: Bosquejo sugerido por el Ing. Civ. Rodríguez Diez (1999)

Para la construcción de la represa se desechan los suelos que presentan manantiales, riachuelos, filtraciones subterráneas, derrumbes u otras, o que muestren la roca en superficie o grandes piedras que dificultan la construcción y estanqueidad del muro. En caso de que no sea posible evitarlos se deberán realizar trabajos especiales de impermeabilización.

En caso de que el apoyo de la represa no se encuentre en material suficientemente impermeable, como para evitar filtraciones importantes bajo la misma, para su control resulta eficaz construir aguas arriba de su núcleo, un manto del mismo material de baja permeabilidad, que reduzca por la fundación, el gradiente del flujo subterráneo.

Conviene recalcar que los suelos con materia orgánica son totalmente inadecuados para construir pantallas o muros, especialmente si su contenido es alto o muestran raíces. Tanto en los préstamos a utilizar en su construcción, como en la fundación de la represa, debe realizarse un descabezado o "destape" del suelo, donde se ubicará el muro, con vestigio de materia orgánica.

La construcción comienza realizando un "decapitado" del suelo con materia orgánica de 0,30 a 0,40 m, en toda la base del muro de la represa. Se excavara además en ella, la "trinchera" para el núcleo impermeable hasta la profundidad indicada, que se rellenará con material impermeable compactado para formar la base del núcleo, si el proyecto así lo contempla. El material resultante de la excavación es conveniente acopiarlo agua abajo de la presa, y a lo largo del futuro muro.

A continuación, se extraerá de los préstamos de suelos finos, el material para formar el núcleo (el proveniente de su tapada debe eliminarse previamente, depositándolo fuera del alcance del embalse). Si el suelo se encuentra muy seco conviene humedecerlo antes del transporte. En caso de que el material del subsuelo no resulte suficientemente impermeable, se requiere como ya se indicó, la construcción de una solera o manto hacia agua arriba del mismo, con el fin de controlar las filtraciones por la base. De los otros préstamos, de materiales menos finos, se obtienen los suelos para formar los "espaldones" de la presa.

Llegado al nivel del terreno natural se inicia, a la altura proyectada, la construcción de la obra de toma, haciendo los rellenos con suelo húmedo muy fino y compactando con pisones para asegurar la estanqueidad. Posteriormente se continúa levantando el muro, retirando cualquier raíz o rama, con las pendientes de taludes previstas y con los materiales proyectados.

Los suelos a emplear en la construcción del terraplén, se depositan en capas delgadas, de no más de 20-30 cm, y haciendo circular las maquinarias ordenadamente por distintos lugares para obtener su correcta compactación.

Esta se constatará frecuentemente en los tramos donde el muro sea más alto ya que allí los asentamientos, por falta de compactación, resultan más frecuentes y de mayor magnitud.

Para lograr una buena compactación, el material debe mostrar una adecuada humedad, pues si está muy seco o mojado no se logra compactarlo. Si el suelo no tiene la humedad necesaria, debe regárselo después de depositar cada capa o humedecerlo en el mismo préstamo, ya que es un parámetro importante para asegurar una buena compactación. Una forma de comprobarlo es tomar suelo en la mano y apretarlo: estará a punto si se moldea sin resultar pegajoso ni desmoronarse.

Con nivel topográfico y mira, debe controlarse la altura del terraplén, especialmente cuando se esté finalizando el trabajo, para asegurar que la altura alcanzada sea la del proyecto e igual en todo su Construcción de represas


coronamiento. A tal efecto convendrá, a partir de alguna estaca de la poligonal cerrada, ubicar nuevas estacas de referencia a lo largo del exterior de la presa, para facilitar su control.

Para controlar el crecimiento de la totora y otras malezas, puede ser conveniente en todo el perímetro a su máximo nivel, extraer unos 0,50 m de terreno en una franja amplia, depositándolo fuera del futuro lago; con lo que teniendo el agua en las orillas más de 50 cm de profundidad, no prosperarán las malezas o la totora, al menos en igual medida. Antes de llenar el vaso, deben eliminarse los restos vegetales y emparejar la superficie, eliminando el micro-relieve, generando un amplio sector cóncavo, debajo del nivel de aducción a la tubería y válvulas, con el fin de facilitar la acumulación de sedimentos y permitir la vida continua de los peces, aún habiendo desembalsado completamente la represa.

Si el vaso es pequeño, 3 a 4 ha, o si las condiciones físicas del suelo hacen presumir una alta tasa de infiltración, conviene desmalezar y limpiar totalmente el vaso, compactando la superficie con rodillos tipo "pata de cabra" o por el sucesivo paso de tractores engomados, lo que dependerá del costo que ello implique.

Se recomienda orientar la represa de manera que el largo esté perpendicular a la dirección de los vientos. Forestando los alrededores con árboles altos, se logra disminuir la acción evaporante del viento (preferentemente sauces por su especial sistema radicular). Se han ensayado, sobre el agua, varios materiales para evitar la evaporación; entre ellos, las películas plásticas flotantes, telgopor y otros, con resultados variables. Además de ello todo el sector conviene aislarlo mediante el alambrado.

El llenado inicial se cumple en forma lenta para humedecer paulatinamente el muro y lograr que los asentamientos se produzcan suavemente, ya que el llenado rápido combinado con defectos de compactación, es posible que generen fisuras en la presa, que comprometan la estabilidad de la misma. El empleo de agua con abundantes materiales finos en suspensión, durante los primeros llenados, favorece la disminución de las pérdidas por el fondo del vaso, al producir la obturación de los poros del suelo y formar en el mismo una película semipermeable ("enlamado" o entarquinado). En algunos vasos permeables se prueban láminas plásticas antes del primer llenado para eliminar la infiltración, especialmente cuando la superficie tiene pequeñas dimensiones. Después es necesario que el agua que ingrese a la represa sea límpida para evitar su "entarquinado" o colmatado. Si esto no es posible deben construirse cámaras sedimentadoras antes del ingreso, que periódicamente se limpian.

4.a. REPRESA PARA BEBIDA DE ANIMALES

Tabla XIV-6Dimensiones de Represas para Bebida de Hacienda

Tipo de Campo

Número animales

Período seco

Consumo por animal

grande

Agua por animal

Represa Ancho en mProfund Superf Volum 20 40 60

meses m3 Period-1 m m2 m3 Largo en m

Mejorado y con

potreros500

7 5250 14,6 3,0 2430 7291 122 61 4123,9 1,5 7955 11.932 398 199 133

8 6000 17,6 3,0 2941 8824 147 74 4933,3 1,5 11.111 16.667 556 278 185

9 6750 21,1 3,0 3515 10.547 176 88 5948,2 1,5 16.071 24.107 804 402 268

Natural y sin

potreros250

7 2625 14,6 3,0 1215 3646 61 30 2023,9 1,5 3977 5966 199 99 65

8 3000 17,6 3,0 1471 4412 74 37 2533,3 1,5 5557 8335 278 139 93

9 3375 21,1 3,0 1758 5274 88 44 2948,2 1,5 8036 12.054 402 201 134

Fuente: Reidy (1977)

Cualquier embalse para propósitos de bebida de hacienda es necesario que alcance un metro más de profundidad que la computada para bebida, con el fin de prever el gasto por evaporación. Se recomienda en estos casos, lograr ese volumen adicional de embalse aumentando la profundidad (por excavación o por el aumento de la altura de la presa) y no por incremento en la superficie del lago.

La Tabla XIV-6 propone dimensiones de los embalses para bebida del ganado en determinadas situaciones y prefijando los anchos del espejo, incluida una posible evaporación de 4 mm día -1. Los valores de la tabla fueron determinados con la siguiente ecuación:

C . N. TV = . P



(P – T) . ESiendo:

V = Volumen de la represa en m3.C = Consumo diario por animal (50 litros, animal grande). T = Lapso de restricción de agua (sequía), en días. E = Evaporación (estimada, media de 4 mm día-1). N = Número de animales que beberán.P = Profundidad de la represa, en metros.


“Embalse muerto”

Embalse útil


Figura XIV-13. Vista en planta del embalse “muerto” Figura XIV-14. Vista en planta del embalse lleno

Fuente: Arzelán, 2000 Fuente: Arzelán, 2000

La Figura XIV-15 muestra la compactación que produce el tránsito de la maquinaria al transitar por el coronamiento y aún en los taludes del muro, llevando el material. Si el suelo contiene la humedad apropiada (ni seco ni mojado, húmedo) ese movimiento de las máquinas es suficiente para una buena compactación.

Figura XIV-15. Tractor con pala hidráulica construyendo el muro de la represa



Fotografía: Tonda (2004)

REFERENCIAS SELECCIONADAS

1. ARZELÁN, M. 1998. Comunicación personal.

2. -- 2000. “Proyecto de Represa de Finca Santa Ana” San Pedro. Jujuy (inédito). Salta.

3. BUREAU OF RECLAMATION. USA. 1972. "Diseño de Presas Pequeñas". Traducido al español y publicado por la Secretaría de Recursos Hídricos. México.

4. EDNEI, B. y colaboradores. 1994. En “Manual Técnico do Subprograma de Manejo e Conservaçao do Solo”. Capítulo 7: “Açudagem”. Gobierno del Estado de Paraná. Brasil. 2º Edición. Curitiba.

5. O E A - REP. de CHILE. 1956."Curso Internacional de Capacitación en Métodos y Prácticas de Riego". S. de Chile.

6. CHAMBULEYRON, J. 1967. “Manual de Riego y Drenaje”. Facultad de Ciencias Agrarias – U N de Cuyo. Mendoza.

7. REIDY, E J. 1977. "Aguadas en la Región Este de los Bajos Submeridionales Santafecinos". En "BOLETINTA" Nº 199. Jesús María. Córdoba.

8. RODRÍGUEZ DIEZ, O M. 1999. Comunicación personal.

9. SECRETARÍA RECURSOS HÍDRICOS. 1964. "Proyecto de Pequeños Almacenamientos con Cortinas de Tierra". IIIº Seminario Latinoamericano de Irrigación. México.

10. TONDA, D.P. 2004. Erosión Hídrica: Represas amortiguadoras para controlar caudales de escurrimiento pico. Tesina profesional FCN-UNSa.

11. VILLANUEVA, G H. 1977. "Proyecto y Dirección de Obra de la Represa de Finca Potrero. Colonia Santa Rosa". Orán. Salta. (inédito).

12. VILLANUEVA, G H, H DAUD y R ARZELÁN. 1986. "Proyecto y Construcción de la Represa de Finca Las Costas (Dpto. Capital, Salta)". FCN-UNSa. (inédito).

Las Figuras y Tablas que no indican la fuente fueron preparadas por los autores.


XX Villanueva, G H, R G Osinaga y A P Chávez

CAPÍTULO XIV. CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS

1. NECESIDAD Y USOS DE LAS REPRESAS 2891.A. ESTUDIOS PRECEDENTES 289

1.a.1. Topográficos 2901.a.2. Agropecuarios 2911.a.3. Hidrológicos 2911.a.4. Predicción de la Máxima Creciente para Proyectar el Aliviadero 2921.a.5.Predicción de la Máxima Dotación para la Salida de la Represa 295

2. ESTUDIOS DE SUELOS PARA LA REPRESA 2963. EL PROYECTO DE LA REPRESA 296

3.A. EL PROYECTO DEL MURO 2963.a.1. Muros de Sección Homogénea 2963.a.2. Muros de Sección Compuesta 297

3.B. LA CAPACIDAD DE LA REPRESA 2973.C. ALTURA DE LA PRESA Y CÁLCULO DE SU VOLUMEN 2993.D. PROYECTO DEL ALIVIADERO 0 VERTEDERO 3003.E. PROYECTO DE LA ENTREGA DE AGUA DESDE LA REPRESA 300

4. CONSTRUCCION DE LAS REPRESAS 3064.A. REPRESA PARA BEBIDA DE ANIMALES 308


capÍtulo xvi: construcciÓn de represas · web viewingresando al nomograma de la figura xiv-10 con...

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