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DISEÑO DE OBRASHIDRÁULICAS

PRESAS Y EMBALSES – PT 60

PRESAS Y EMBALSESPublicación Técnica Número 60

GENERAL

CLASIFICACIÓN DE PRESAS

En la clasificación determinante de la represa,

un número de factores debe ser considerado.

La consideración debe ser dada al daño que

podría ocurrirse existiendo y los desarrollos

futuros la represa repentinamente deberían

soltar cantidades grandes de agua corrienteabajo debido a una brecha, fracaso, o

derrumbe en el estanque.

La estabilidad de los materiales de la

rebosadura, las características físicas de los

materiales de la rebosadura, las

características físicas del sitio y el valle

corriente abajo, y la relación se envían del

sitio para áreas industriales y residenciales

incluyendo controles de desarrollo futuro todotiene relación con la cantidad de daño

potencial en el caso de un fracaso.

CLASES DE PRESAS

• CLASE DE RIESGO BAJO- las represas

localizadas en áreas rurales o agrícolas

donde el fracaso puede dañan edificios

de campo, tierra agrícola, o

ayuntamiento y caminos vecinales.• CLASE DE RIESGO SIGNIFICANTE- las

represas localizadas en áreas

predominantemente rurales o agrícolas

donde el fracaso puede dañar aislaron

casas, carreteras principales o

ferrocarriles menores, o interrupción de

causa de uso o el servicio de

relativamente importantes empresas de

servicio público.

• CLASE DE RIESGO ALTO- las represas

localizaron dónde el fracasado le puede

causar la pérdida de la vida, el daño

serio a se dirige hacia el blanco, edificios

industriales y comerciales, importantes

empresas de servicio público, carreteras

principales, o ferrocarriles.

CRITERIOS DE DESCARGA DE CAUDAL

MÁXIMO

La descarga culminante mínima de la brecha

hidrograma, sin tener en cuenta la técnicausada para analizar lo corriente abajo área de

la inundación, es:

1.Para la profundidad del agua en la presa en

el momento de la falla siendo H w ≥ 103 ft

Qmax=(65) H w1.85

2.Para la profundidad del agua en la presa en

el momento de la falla donde H w < 103 ft

Qmax=(1,100)Br

1.35

Donde

Br=

(V s ) ( H w ) A

pero no menos de Qmax=(3.2 ) H w2.5

ni

mayor de Qmax=(65 ) H w1.85

3.Cuando la anchura del valle, L, en la

elevación de la superficie del agua

correspondiente a la profundidad, H w, es

menos que,

T =(65 ) H w

0.35

0.416

sustituir la ecuación, Qmax=(65 ) H w1.85

,

en 1 y 2 anteriores con,

Qmax=(0.416) ( L ) H w1.5

donde

1 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL - UNPRG





Qmax = la descarga de caudal máximo,

ft3/seg.B

r = factor de descarga, acre

V s = almacenamiento de depósito en

el momento de fallo, acre, ft. H

w = profundidad del agua en la

presa en el momento de la falla. A = área de sección transversal de

terraplén en la posición supuesta de

incumplimiento, por lo general la

sección de la plantilla (normal al eje

longitudinal presa) la inundación deubicación generalmente llano, ft2.

T = Ancho de incumplimiento

teórico en la elevación de la

superficie del agua correspondiente

a la profundidad, H w , por la

ecuación, Qmax=(65 ) H w1.85

, ft.

CABLES Y TUBERÍAS DE UTILIDADExistiendo tuberías, cables, y conductos de

una variedad ancha de tamaños, materiales, y

funciones son frecuentemente encontrados en

sitios de la represa. Estos conductos quedan

usualmente a las profundidades vacías en el

área de inundación. Constituyen un peligro

para la seguridad de la represa y deben ser ya

sea trasladados fuera del sitio o debido

reconstruir o debido modificar para proveer ladurabilidad, la fuerza, y la flexibilidad igual en

todos los aspectos para la rebosadura

principal diseñada para el sitio, de

conformidad con los criterios de servicio y

métodos.

Los conductos permitidos para resto debajo de

cualquier parte del muro de contención debajo

de la cresta de la rebosadura auxiliar deben

ser:

• Previsto con control de infiltración en contra

de potencial sistema de tuberías;

• Correctamente articulado en todas las

fundaciones lucrativas;• Encajonado de adentro toma consistencia o

de otra manera tratado para asegurar

durabilidad y fuerza igual para eso de la

rebosadura principal; Y

• Hecho hermético en contra de filtrarse ya sea

en o fuera de la tubería.

ESTABILIDAD DE TALUDES DE CORTE

Taludes de corte natural y la excavación deben

ser planificadas y forman de una manera

estable y segura.

UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA

CAPACIDAD DE EMBALSE

Un sitio del estanque puede estar usado más

eficazmente donde las condiciones del

hidrologicas permiten uso unido de capacidad

de almacenamiento por inundación

almacenamiento de agua y de conservación.

• Hay una seguridad razonable de que el

agua estará disponible para cumplir

los objetivos.• Los objetivos de protección de

inundación del proyecto son

satisfechos.• Las condiciones son tales que

aliviadero de la presa llevará a cabo deforma segura.

Los estudios especiales del hidrologia deben

hacerse para demostrar que los requisitos

pueden ser por los que se responsabilizó. Esto

puede incluir instrumentación de

hidrometeoro lógicos y análisis.

DISEÑO DE RECURSOS VISUALES

El público generalmente prefiere paisaje del

lago o acuático. . Por consiguiente, cuando laspiscinas permanentes son creadas por






construcción de la represa, pueden realzar el

recurso visual si los puntos de vista de agua

son enfatizados. Un objetivo visual del diseño

debe enfocar públicos puntos de vista hacia la

piscina permanente y debe reducir los efectos

focales visuales de los elementos

estructurales.

SEGURIDAD Y PROTECCIÓN

Muchas represas son arriesgadas para el

público. Las características diseñadas pues la

recreación o el pez y la fauna silvestre son

especialmente atractivos para el público desde

que proveen una oportunidad para usar el

agua.

TUBOS DE SUMINISTRO DE AGUA

• Provea durabilidad, fuerza, y flexibilidad

equivalente para la rebosadura principal;

• Sea hermético en contra de las presionesadelantadas;

• Sea adecuado para su uso pretendido; Y

•Sea provisto de control de infiltración encontra las tuberías de potencial.

SECUENCIA DE FLUJO DE DESVIACIÓN

DURANTE LA CONSTRUCCIÓN

Un peligro existe durante construcción de la

represa comenzando cuando el muro de

contención, caja-dique, u otras estructuras

auxiliares obstruye el flujo natural. Durante

construcción, un mayor riesgo usualmente

existe durante algún tiempo que lo que

después de que la represa es completada. El

riesgo es diferente para cada represa por los

factores diversos de tiempo de la construcción,

clima, tamaño de la línea divisoria de las

aguas, y capacidad del desvío. Una evaluación

debería ser hecha del riesgo de fracaso del

muro de contención sobre-llegando al final y

otros peligros similares durante construcción.

El riesgo complejo el sobre-glasé durante

construcción aumenta con los siguientes

factores:

• Las represas de clase más alta de peligro

• El mayor volumen de almacenamiento delestanque

• Las represas con mayores líneas divisorias

de las aguas

• Los lapsos de tiempo críticos más largos de

la construcción

DEPÓSITO DE ALMACENAMIENTO DE

CONSERVACIÓN

Embalses con agua almacenada para fines deconservación deben ser analizados mediante

un presupuesto de agua para determinar un

suministro de agua fiable.

HIDROLOGIA

En esta sección se describen los criterios

hidrológicos para determinar las descargas del

vertedero y volúmenes de almacenamiento.

CANTIDADES DE PRECIPITACIÓN YESCORRENTÍA

ALIVIADERO PRINCIPAL

Los datos de precipitación se deben obtener de

la referencia más reciente del Servicio

Nacional de Meteorología (NWS) que se aplica

a la zona en estudio. Las referencias que

contienen los datos de precipitación para

períodos de retorno de hasta 100 años y

durante períodos de hasta 10 días.






El período de retorno de las cantidades de

precipitación de diseño depende de la

clasificación de la presa, el propósito, el

tamaño, la ubicación y tipo de aliviadero

auxiliar. Una duración de la tormenta de no

menos de 10 días debe ser utilizado para el

dimensionamiento del aliviadero director. El

procedimiento en el capítulo 21, NEH-4 para

el desarrollo de la distribución tormenta

utiliza tanto los volúmenes de escurrimiento

de 1 día y 10 días.

El procedimiento para la estimación de los

volúmenes de escorrentía debe seleccionarse

en base a la cual uno requiere la más alta cotade coronación del aliviadero auxiliar cuando el

hidrograma del aliviadero principal se dirige a

través de la estructura. Procedimientos que se

utilizarán para estimar los volúmenes de

escorrentía incluyen:

• El número de la curva procedimiento

(CN) se describe en el NEH-4. Use

condiciones medias antecedente de

escorrentía (ARC II) o mayor a menosque un estudio especial que muestra

una condición diferente es justificado. El

ajuste del NC por la tormenta de 10 días

se estimó a partir de la tabla 3 (b).• Volúmenes escurridos, con base en

estudios de medición de flujo que

también representan el derretimiento de

la nieve, desde figuras 1 (a) y (b) o 2 (a) y

(b).

ALIVIADERO AUXILIAR Y FREEBOARDLas referencias más recientes NWS aplicables

a la localización del sitio de la presa se

utilizarán para determinar la cantidad de

precipitación, distribuciones espaciales,

temporales y distribuciones. La Tabla 1

proporciona referencias actuales a partir de la

fecha de esta publicación. Consulte el sitio

Web del NWS,

http://www.nws.noaa.gov/oh/hdsc/index.html, por las referencias más actuales.

La capacidad de descarga, la estabilidad

(Potencial de erosión superficial), y la

integridad (Potencial de incumplimiento) del

aliviadero auxiliar deberán ser evaluadas de la

siguiente manera:

• Tanto una duración corta (6 hora o más)

y una larga duración (24 hora o más)

tormenta serán analizadas y los

resultados más críticos utilizan para

comprobar la capacidad de descarga y la

integridad del aliviadero auxiliar.• Sólo la tormenta corta duración se

utiliza para comprobar la estabilidad del

aliviadero auxiliar.• Para las ubicaciones en las referencias

NWS proporcionan estimaciones de los

valores generales de tormentas locales y,

se analizarán. Para otros lugares, se

analizarán al menos unas 6 horas y una

tormenta de 24 horas de duración.

DISEÑO DE HIDROGRAMAS

HIDROGRAMAS DEL ALIVIADERO PRINCIPAL

Cuando el área por encima de una represapropuesta es hidrológicamente compleja, el

área debe ser dividida en dos o más sub-

cuencas hidrológicamente homogéneas para el

desarrollo del hidrograma de diseño.

Flujo de registros de fluencia se pueden

utilizar para desarrollar el hidrograma del

aliviadero principal, donde un estudio especial

muestra que son adecuados para este

propósito.

PRESAS EN SERIE

PRESAS SUSPERIORES

Los criterios y procedimientos hidrológicos

para el diseño de una presa superior en un

sistema de presas en serie deben ser los

mismos que, o más conservadores que, los de

las presas aguas abajo ya que el fallo de la

presa superior podría contribuir al fracaso de

la presa inferior.






PRESAS INFERIORES

Para el diseño de una presa inferior,

hidrogramas se desarrollarán en las zonas

controladas por las presas superiores en base

a los mismos criterios hidrológicos como lapresa inferior. Los hidrogramas se enrutan a

través de los aliviaderos de las presas aguas

arriba y la salida fluye enrutadas a la presa

inferior en la que se combinan con el

hidrograma del área de drenaje incontrolado

intermedia. El diseño de la estabilidad

combinada (aliviadero auxiliar) hidrograma se

utiliza para evaluar la estabilidad (resistencia

a la erosión) de cualquier vertedero de

vegetación o de la tierra en el lugar más bajo.

ÁREAS DE GRANDES DRENAJES

Cuando el área por encima de una presapropuesta se aproxima a 50 millas cuadradas,es conveniente dividir el área en subcuencashidrológicamente homogéneas para eldesarrollo de los hidrogramas de diseño. Engeneral, el área de drenaje para unasubcuenca no debe exceder de 20 millascuadradas.Si el Tc para toda el área de drenaje es mayorde 24 horas, la tormenta de mayor duraciónque el Tc debe ser analizada para determinarla duración que da a la etapa máxima deldepósito para el diseño de enrutado deestabilidad (aliviadero auxiliar) y hidrogramasde francobordo.Las precipitaciones pueden exhibir marcada variación en una gran cuenca. Esta variaciónse basa en parámetros topográficos ymeteorológicos tales como aspecto, la

orientación, la elevación media de lasubcuenca, y la orientación tormenta. Unestudio especial puede estar justificada en laszonas donde puede ocurrir importantesderrumbes durante las tormentas de diseño.

SEDIMENTACION

Los embalses utilizados para almacenar elagua de escorrentía superficial almacenaránuna gran parte de los sedimentos en el aguade escorrentía. Por lo tanto, se debe asignar lacapacidad de almacenamiento para laacumulación de sedimentos calculado durante

la vida de diseño del depósito. Los criterios yprocedimientos generales necesarios paradeterminar el volumen de acumulación desedimentos están contenidas en NEH-3,

sedimentación:• La producción de sedimentos de lascondiciones actuales y en el futurodespués del tratamiento planificado dela tierra y otras medidas se aplican en elárea de drenaje de la presa;

• Trampa eficiente del embalse;• Distribución y tipos de sedimentos

esperado a acumular;• Proporción de los sedimentos que se

sumerge de forma continua vs.

oxigenado; y• Densidades a las que el sedimento seconvertirá compactado.

Si la cantidad de acumulación de sedimentoscalculada excede de dos pulgadas en 50 añospara el área de drenaje incontrolado de lapresa, se reevaluará toda la cuenca paradeterminar si los métodos más económicos dela reducción de la producción de sedimentos oretención de los sedimentos pueden serfactibles y aplicables.

INVESTIGACIONES GEOLÓGICASLa intensidad y el detalle de lasinvestigaciones geológicas del sitio deberán sercompatibles con la clase de la presa, lacomplejidad de la geología del sitio, y los datosnecesarios para el diseño. A continuación, sepresentan las condiciones geológicas querequieren una consideración especial más alláde las investigaciones mínimas enunciadas enla referencia anterior.

EVALUACIÓN SÍSMICASe debe preparar un mapa con la ubicación yla intensidad de la magnitud de toda laintensidad de V o magnitud 4 o mayoresterremotos registrados, y cualquier fallohistóricamente activo, dentro de un radio de100 kilómetros (62 millas) del sitio. El informetambién debe resumir otros posibles peligrosde terremotos como compactación del terreno,deslizamientos de tierra, agitación excesiva delos suelos no consolidados, olas, y tsunamis,

en las zonas costeras.






HUNDIMIENTO

Investigar el potencial de hundimiento de lasuperficie debido al pasado o futuro sólido,líquido (incluyendo agua subterránea) o la

extracción de minerales gaseosos.Evaluar el impacto de la apropiación de losdepósitos minerales, incluyendo arena y grava,por las presas y embalses.En las zonas áridas y semiáridas y endepósitos eólicos, determinar el potencial de lahumedad de los materiales del suelo suficientepara colapsar al saturarse o humedecerse. Siexiste la posibilidad, realizar investigacionesextensivas e intensivas del sitio paraproporcionar información cuantitativa para el

diseño y construcción.

ALIVIADEROS AUXILIARES

Las grandes presas auxiliares con descargasen roca blanda o materiales del suelocementado que no pueden ser clasificadoscomo suelo, o como una roca, comogeneralmente se ha definido para lospropósitos de ingeniería, y los aliviaderos enlas rocas con defectos extraordinarias requiereuna evaluación individual especial.

MOVIMIENTOS DE MASASEvaluar el potencial de deslizamientos ydesprendimientos de tierra en los sitios derepresas y embalses, o cuando ocurren otrasactitudes adversas a la roca. Resumir lahistoria del movimiento de masas en la zonadel proyecto.

ZONAS CRITICAS

La piedra caliza y yeso en los embalses y enlos sitios de represas requieren métodosespeciales de investigación y evaluacióncuidadosa de los hundimientos, los riesgos defiltración, y los costos de construcción. Lasestructuras de usos múltiples en estas zonasson especialmente críticas.

PRESAS MULTIUSOS

Investigar el régimen de las aguassubterráneas y características hidráulicas detoda la zona del embalse de las presas dealmacenamiento de agua y evaluar si hay

filtraciones.

OTROS

Los estudios especiales y evaluaciones puedenser necesarias cuando las pizarras decompactación; algunos tipos de silícea,

calcárea o esquistos piedras; el rechazo de juntas; los suelos dispersos; o las aguas depozos se producen en un sitio.

TERRAPLENES Y FUNDACIONES

Los terraplenes construidos de tierra y rocason el principal medio de captación de agua.El terraplén de tierra y su fundación debensoportar las cargas previstas y sinmovimientos que conduzcan al fracaso. Las

medidas deben ser proporcionados por elcontrol de infiltración adecuado.

ALTURA

La altura de construcción de un terraplén detierra debe ser suficiente para evitar eldesbordamiento durante el paso de cualquierhidrograma o estabilidad del hidrograma dediseño más el francobordo requerido para lascondiciones de helada o acción de las olas, loque sea mayor. La altura de diseño también

debe cumplir con los requisitos para laprofundidad mínima del aliviadero auxiliar. Laaltura de construcción de la presa debe serincrementado en la cantidad necesaria paracompensar el asentamiento.

ANCHURA SUPERIORLa anchura mínima de la parte superior delterraplén se muestra en la tabla 1.

Tabla 1 - Anchura Mínima De La Parte

Superior Del Terraplén

Top Width (ft)

Total heightofembankment,H, (ft)

Alldams

Singlepurposefloodwaterretarding

Multipurpose orotherpurposes

14 or less 8 N/A N/A15-19 10 N/A N/A20-24 12 N/A N/A25-34 14 N/A N/A

35-95 N/A 14 (H+35)/5Over 95 N/A 16 26






El ancho puede tener que ser mayor que losmínimos anteriores a:• normas estatales y locales;

• acomodarse a la zonificación delterraplén;• facilitar el acceso y la seguridad vial de

tráfico; y• proporcionar estabilidad estructuralUn aumento de la anchura superior es unacaracterística de diseño importante en laprevención de Saltos tras hundirse elterraplén causado por un movimiento telúrico.Cuando la parte superior del terraplén seutiliza como una calle pública, la anchura

mínima será de 16 pies de una sola vía y 26pies de dos vías de tráfico. Las barandillas uotras medidas de seguridad deben ser usados y deben cumplir con los requisitos de laautoridad responsable en carreteras.

ESTABILIDAD DE TALUDES DEL

TERRAPLÉN

Todos los análisis, incluidos los parámetros deresistencia al corte para cada zona delterraplén y cada tipo de suelo. Deberán

tenerse en cuenta las características de diseñonecesarias para proporcionar factores deseguridad exigidos.Usar el grado apropiado de conservación en elanálisis. Los factores de seguridad mínimosrequeridos se resumen en la tabla 2 para cadacondición analizada.Evaluar el efecto de la actividad sísmica encada sitio. De lo contrario, utilizar los factoresde aceleración horizontal en el cálculo de laestabilidad de pseudo-estática por medio de

condiciones resumidas en la tabla 2. Analizar la estabilidad del terraplén para cadauna de las siguientes condiciones en la vida dediseño de la estructura que son adecuadaspara el lugar. Si no se analiza una condición,documentar claramente las razones.

FIN DE LA CONSTRUCCIÓN

Se debe analizar cuando para cualquieraterraplén y suelo de fundación (o ambos) seprevé el desarrollo de presiones intersticialessignificativas durante la construcción delterraplén. Los factores que determinan laprobabilidad de que esto ocurra incluyen la

altura del terraplén que estaba previsto, la velocidad de la construcción, la consistenciasaturada de terrenos de cimentación, y otros.Realizar ensayos de corte adecuados para

modelar las condiciones de colocación desuelos de terraplén, que se resumen en latabla 2.

REDUCCION RAPIDA

Analizar la estabilidad del talud del terraplénaguas arriba de la condición creada por unarápida reducción del nivel de agua en eldepósito desde el nivel del depósito de la quees propenso a desarrollar una línea freática.La condición de reducción de aguas arribadebe ser analizado asumiendo que los suelos

de almacenamiento temporal del embalseestán saturados a la elevación del aliviaderoauxiliar. Seleccionar los parámetros de cortepara los análisis de acuerdo con la tabla 2,como se ilustra en la figura 1.

Figura 1 - Mohr-Coulomb para la reducción

de sobre-carga aguas arriba

FILTRACIONES CONSTANTE SIN FUERZAS

SÍSMICAS

Habiendo saturado los suelos por debajo de lalínea freática existe una fuerza de

levantamiento simulado por una superficiefreática desarrollado a partir de la cresta delaliviadero auxiliar. Utilizar las ecuaciones dependiente finitos y factores de seguridadadecuados como bajo condiciones de rápidadisposición.

FILTRACIONES ESTABLE CON FUERZAS

SÍSMICAS

Aplicar una aceleración horizontal constanteapropiada a la zona sísmica en la que se

encuentra el sitio. No utilice las fuerzas delevantamiento a una distancia del depósito en






el vertedero auxiliar debido a que laprobabilidad de una ocurrencia simultánea deun terremoto y un flujo de eventos esextremadamente remota.

Figura 2 - Mohr-Coulomb Desarrollado porla filtración constante aguas abajo

Considere la siguiente orientación adicional enel análisis de estabilidad de taludes.• Tensión Efectiva (CD) son los parámetros

apropiados para suelos que consolidentan rápidamente como se aplica la carga.

• El fin de la condición de la construcciónes generalmente el que controla el diseñode terraplenes cuando es aplicable.

• Los parámetros de tensión totalutilizados en la construcción de

resistencia al corte del materialcompuesto no deben tener en cuenta lasgrandes presiones intersticialesnegativos que se pueden desarrollardurante la prueba de esfuerzo cortante.

FILTRACIÓN

En la medida necesaria, un análisis se hacecon los índices de filtración previstos y laspresiones a través de los terraplenes,cimientos, pilares, y el perímetro del

yacimiento (cuando se desea almacenar). Loscontroles y el tratamiento deben seradecuados para:• Lograr la función de depósito prevista;• Proporcionar una estructura que opere

de manera segura; y• Prevención de daños materiales aguas

abajo.

ZONIFICACIÓN

La zonificación del terraplén se puede utilizarcuando sea necesario para:

• Obtener una estructura estable con eluso más económico de los materialesdisponibles;

• La filtración de control de una manera

segura; o• Reducir al mínimo las incertidumbres dela resistencia de los materiales y laestabilidad resultante.

Las zonas de terraplén deben tener un mínimode 10 pies de ancho con excepción de filtros ydrenajes con especificaciones y la gradacióncontrolada. Los desagües y filtros debencumplir con los requisitos contenidos en lasNotas Mecánica de Suelos.Los materiales de suelo que presentan una

contracción significativa, se hinchan odispersión sólo deben usarse con extremocuidado. Si es posible, no deben ser utilizadospara la construcción de terraplén. Cuando nohay una alternativa económica a su uso,deben estar:• Tratados para mejorar su rendimiento;• Colocado en zonas donde los efectos no

serán perjudiciales; o• Protegida por el uso de filtros y drenajes.

PROTECCIÓN DE LA SUPERFICIE

Las superficies del terraplén deben estarprotegidos contra la erosión superficial. Laprotección puede ser vegetativa, grava, roca deescollera, suelo cemento, estructurales, otratamiento similar de calidad duradera y deun rendimiento satisfactorio demostrado.

PROTECCIÓN DE VEGETACIÓN

Protección de vegetación puede ser utilizadoen superficies en las que se pueden cumplirlas siguientes condiciones:

• La inundación de las superficies es detal frecuencia que el crecimiento vegetativo no será inhibido;

• El crecimiento vigoroso puede sostenerseen condiciones climáticas medias demantenimiento normal sin riego; y

• La protección estable puede ser diseñadode acuerdo a los procedimientos en PT-56.

PROTECCIÓN ESTRUCTURAL






La protección contra la erosión de las olas porla escollera u otras medidas estructurales serásuministrada por:• Presas donde la vegetación no va a

proporcionar un control efectivo;• Múltiples represas de propósito; y• Presas con niveles fluctuantes de agua

normales.La protección debe extenderse desde laelevación más baja que presenta un riesgo deerosión, a unos pocos pies por encima de lacresta del aliviadero más bajo.La calidad de la escollera y otra protecciónestructural debe ser consistente con la vidaesperada de la presa y diseñado para ser

estructuralmente estables.

ALIVIADEROS PRINCIPALES

CAPACIDAD DEL ALIVIADERO

PRINCIPAL

La capacidad requerida del aliviadero principal

depende de:

• Propósito de la presa;

• Cantidad de almacenamiento

proporcionado por el estanque de retardo;

• Tipo de aliviadero auxiliar;

• Capacidad de canal de la corriente y la

estabilidad de aguas abajo;

• Daño potencial de un almacenamiento

prolongado en el estanque de retardo;

• Daño potencial aguas abajo por una

prolongación de las altas tasas de

descarga;• Posibilidad de escurrimiento sustancial a

partir de dos o más tormentas en el

tiempo requerido para vaciar el estanque

de retardo;

• Limitaciones impuestas por los derechos

de agua u otros requisitos legales;

• Preocupaciones ambientales;

• Planificación o posibles alteraciones del

canal descendente; y

• Necesidad de pasar de base y de corrientede inundación durante la construcción.

ELEVACIÓN DE ALIVIADEROS

PRINICPALES

PRESAS CON EL SIMPLE PROPÓSITO DE

RETARDAR LAS AGUAS DE INUNDACIÓNLa cresta del aliviadero principal o de la

entrada de la plataforma inferior de un

aliviadero principal de dos plataformas se

fijará en la elevación del estanque de

sedimento sumergido. Para presas secas, la

elevación de la entrada del aliviadero principal

se colocará como se describió anteriormente y

se tomarán medidas para vaciar el depósito en

un plazo razonable y, por lo tanto, satisfacerlos requisitos funcionales o legales de la presa.

OTRAS PRESASCuando se proporcionará almacenamiento de

conservación, la elevación de la cresta de la

entrada abierta más bajo del aliviadero

principal se determina por el volumen,

superficie o profundidad de agua necesaria

para el fin o fines planificados y el

almacenamiento de sedimentos requerido. Lacresta más baja puede ser la cresta de la

entrada en estado bajo, la entrada de una sola

etapa, o un aliviadero abierto.

RUTA DE HIDROGRAMAS DEL

ALIVIADERO PRINCIPAL

.La curva de almacenamiento etapa de

depósito utilizado para el enrutamiento debe

reflejar la acumulación de sedimentosanticipada. La etapa inicial del depósito para

el hidrograma del enrutamiento del aliviadero

principal en la cresta de la entrada más baja o

(si no se extrae de la curva de altura por

volumen) la elevación prevista del

almacenamiento de sedimentos, lo que sea

mayor, con las siguientes excepciones.

• Para las presas con un caudal de base

significativo

• Para las presas con capacidad dealmacenamiento de uso común,

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DISEÑO HIDRÁULICO

La relación entre la elevación de la superficie

del agua en el depósito y la descarga a través

del aliviadero auxiliar deberá ser evaluada

mediante el cálculo de las pérdidas de carga

en el sentido ascendente del canal de entrada

de la sección de control o, si una sección de

control no se utiliza, mediante el cálculo del

perfil de la superficie del agua a través de toda

la longitud del aliviadero. La ecuación de

Bernoulli y la fórmula de Manning se

utilizarán para evaluar las pérdidas por

fricción, el cómputo de los perfiles de lasuperficie del agua y determinar las

velocidades. Política de la selección de valores

de resistencia de flujo se da en la discusión de

los diversos tipos de aliviaderos auxiliares.

ESTABILIDAD ESTRUCTURAL

El aliviadero debe ser investigado, analizado,

diseñado y construido de manera adecuada

para establecer y mantener la estabilidad

durante el paso de los caudales de diseño sinobstrucción o ruptura. Los aliviaderos

excavados a cielo abierto deben haber cortado

y rellenado pendientes en tierra y roca que son

estables contra el deslizamiento. La

estabilidad del talud cortado debe ser

evaluada para el largo plazo resistido,

condición de humedad natural y las

condiciones de humedad adversos asociados

con la rápida reducción del caudal de diseño

del aliviadero auxiliar.

ALIVIADEROS AUXILIARES DE

VEGETACIÓN Y TIERRA

Aliviaderos auxiliares de vegetación y tierra

son canales abiertos y por lo general consisten

en un canal de entrada, una sección de

control, y un canal de salida. Existe flujo

subcrítico en el canal de entrada y el flujo

supercrítico es por lo general en el canal de

salida.

Aliviaderos auxiliares de vegetación son

generalmente de sección transversal

trapezoidal y están protegidos de daños de

erosión por una cubierta de hierba. Se

adaptan a los sitios donde hay crecimiento de

hierbas vigorosas que pueden ser sostenidas

por el mantenimiento normal y sin riego.

Los aliviaderos de tierra se utilizan en aquellas

zonas donde el crecimiento vegetativo no se

puede mantener. Son similares a los

aliviaderos de vegetación, pero están

diseñados para velocidades más bajas,

menores tensiones, y un uso menos frecuente.

Normalmente requieren de más

mantenimiento después de producirse un

flujo.

DISEÑO

Las orientaciones para el diseño de aliviaderos

auxiliares se proporcionan en NEH-628.50,

Diseño de aliviaderos de tierra. Los aliviaderos

deben estar ubicados lejos de la presa siempreque sea posible. El diseño en planta y perfil de

aliviaderos de tierra o vegetación deben

proporcionar seguridad contra la ruptura del

aliviadero durante el paso del hidrograma de

francobordo. Tanto que se extiende a lo largo y

aplanamiento del grado del canal de salida

para retrasar o prevenir la formación de

“headcut”, y la maximización de la mayor

parte del material para contener cualquier

avance de “headcut” debe ser considerado.

ESTABILIDAD DE DISEÑO DE ALIVIADEROS

DE TIERRA Y VEGETACIÓN

Limitaciones durante el enrutamiento del

hidrograma de diseño de estabilidad

(aliviadero auxiliar) - las limitaciones máximas

de estrés se indican a continuación para

aliviaderos de vegetación o tierra y se aplican

al canal de salida. Ellos no deberán sersuperados en el tramo donde un fallo del






canal de salida puede hacer que el de flujo

incida en el pie de la presa. Las limitaciones

de estrés se basan en la descarga máxima en

el encaminamiento del hidrograma de diseño

de estabilidad (aliviadero auxiliar) y el

supuesto de que existan condiciones de flujo

uniforme en el canal de salida.

LA INTEGRIDAD DEL DISEÑO DE LOS

ALIVIADEROS DE TIERRA Y VEGETACIÓN

El aliviadero deberá ser evaluado para el

desarrollo y el avance “headcut” durante el

paso de la tormenta francobordo usando los

procedimientos descritos en NEH-628.51,Erosión en modelos de aliviaderos en tierra, y

NEH-628.52, Guía de Campo de

Procedimientos para el Índice de

Erosionabilidad de Headcut. El diseño del

aliviadero debe ser tal que el aliviadero no falle

(es decir, headcut no avanzará más allá del

borde de aguas arriba de la parte de nivel del

canal de entrada) durante el paso de la

tormenta de francobordo.

Precauciones especiales en presas de tipo altapeligrosidad - La consideración especial se

debe dar a la disposición de los aliviaderos de

las presas del tipo alta peligrosidad para

asegurar que el aliviadero no fallará en las

condiciones más extremas de flujo. La

longitud del canal de salida se ha de aumentar

en la mayor medida posible, de manera que la

zona más susceptible a la erosión esté a una

distancia considerable de la presa. Dentro de

las limitaciones del sitio, el perfil del aliviadero

debe ser tal que se proporcione un máximo de

material.

ALIVIADEROS AUXILARES DE PIEDRA

Algunos de los principios utilizados para el

diseño de aliviaderos auxiliares de tierra son

aplicables a los aliviaderos auxiliares de toca.

El promedio permisible de uso y las

velocidades permitidas debe determinarse

para el sitio específico basado en el

conocimiento de la dureza, la condición, la

durabilidad, el comportamiento, las

características de resistencia a la intemperie, y

la estructura de la formación rocosa. Una

valoración individual es necesaria para

determinar el correcto coeficiente de

rugosidad, n. El diseño debe ser tal que el

aliviadero auxiliar no falle durante el paso de

la tormenta de francobordo.

ALIVIADEROS AUXILIARES

ESTRUCTURALES

Los aliviaderos estructurales deben ser

diseñados de manera que el paso del

hidrograma francobordo no causará graves

daños en el muro de contención o de las

propias estructuras. La configuración de un

vertedero estructural debe ser compatible con

las condiciones de cimentación en el lugar, la

estabilidad del canal aguas abajo del

vertedero, el posible rango de profundidad del

agua de descarga, y la proximidad del

aliviadero para el terraplén. La parte de

entrada del conducto de un vertedero estará

compuesta por una entrada directa, una caja

de gotas de entrada, una cresta conopial, u

otra estructura hidráulica apropiada que

producirá flujo crítico en la cresta y el

resultado en una relación altura-caudal

determinado. Aliviaderos auxiliares estructurales deben ser

diseñados para resistir las presiones laterales

de tierra, levantamiento, las filtraciones y

otras presiones hidrostáticas e

hidrodinámicas. Deben ser diseñadas

estructuralmente para la descarga de

francobordo máximo completo con elevación y

arrastrando los factores de seguridad de no

menos de 1,0.


resumen pag 1-55 español

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