INTRODUCCION UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO E.P. ING. CIVIL Docente: Ing. Nancy Zevallos Quispe Lasestructurashidrulicassonlasobrasde ingenieranecesariasparalograrel aprovechamientodelosrecursoshdricosy controlar su accin destructiva. Pueden trabajar en combinacin con elementos y equipos mecnicos. Seconstruyenenbeneficiodelhombreyel desarrollo de la humanidad. Los proyectos de las obras hidrulicas se basan en el estudio del comportamiento del agua, ya seaqueseencuentreenreposooen movimiento. Alproyectarunaobrahidrulicasedebe buscarenloposiblequesuutilizacinseade uso mltiple para beneficiar varios sectores de la economa, entre los cuales estn: 1. Hidroenerga: utilizacin de la energa de las aguas fluviales o martimas. 2. Transporte acutico: utilizacin de las aguas fluviales, de lagos y mares para la navegacin y flotacin de madera. 3. Mejoramiento hdrico: utilizacin de aguas para irrigacin de tierras y para la extraccin de aguas excesivas de tierras sobresaturadas. 4. Suministro de agua para el consumo humano 5. Control de avenidas e inundaciones 6. Recreacin 7. Utilizacin de otras reservas hdricas: cra de peces, extraccin de minerales, sales, algas, etc. 8. Control de contaminacin ambiental Proyectar, disear, calcular y construir obras hidrulicas econmicas y seguras. Transformar y regular el rgimen natural de la fuente de agua: ro, lago, mar, aguas subterrneas. Crear depsitos y corrientes artificiales de agua: embalses, conducciones. Crear equipos o estructuras especializadas: esclusas de navegacin, edificios de centrales hidroelctricas, estaciones de bombeo, elevadores de peces, etc. Considerar los efectos desfavorables y los cambios ambientales que puedan generarse por la construccin de obras hidrulicas de forma que se prevean las medidas necesarias para contrarrestarlos. a. Segn su funcin: 1. Estructuras de contencin: Mantienen un desnivel entre aguas arriba y aguas abajo. Son en general presas que interceptan la corriente de los ros en los caones o valles fluviales elevando el nivel de aguas arriba y generando un embalse en el vaso topogrfico natural. El hombre invent las presas como medio de resolver el problema de abastecimiento de agua y por ello deben cubrir dos funciones. Retener el agua mediante una barrera impermeable Ser estables y duraderas a. Segn su funcin: 2.Estructuras de Regulacin: Deben controlar la accin erosiva de las corrientes en el fondo y orilla de los cauces. Las estructuras reguladoras no crean como regla general embalses sino que actan sobre la direccin y la magnitud de las velocidades de flujo. Pueden pertenecer a este grupo los diques, las bateras de espolones, los azudes, etc. Adems de su funcin protectora pueden garantizar las profundidades y condiciones necesarias para navegacin y flotacin de maderas, crear condiciones para captacin de aguas en los ros, ganar tierras al mar, etc. a. Segn su funcin: 3. Estructuras de conduccin del agua: Transportan el agua de un punto a otro, o unen dos fuentes de caudales. Canales: cauces artificiales hechos en el terreno superficial y funcionando por gravedad. Tuberas: conducciones que funcionan a presin. Su construccin implica la desmantelacin de las capas superiores del terreno y son preferibles a un canal en topografas difciles o con vegetacin tupida. Tneles: conducciones que funcionan a flujo libre o a presin. No producen el desmantelamiento de las capas superiores del terreno y se usan en topografas de alta montaa. a. Segn su funcin: 4. Estructuras de evacuacin de aguas de exceso: Son los vertederos, rebosaderos o aliviaderos que sirven para evacuar el agua sobrante en forma controlada durante pocas de creciente. En algunos casos estas estructuras se construyen en el cuerpo de la presa y en otras separadamente. a. Segn su funcin: 5. Obras de toma de agua: Captan el agua para conducirla al sitio de consumo. a. Segn su funcin: 6. Obras de disipacin de la energa del agua Tienen por fin amortiguar el poder erosivo del agua evitando su accin destructora. b. Estructuras principales, auxiliares o temporales: 1. Estructuras principales Garantizan el trabajo normal del nudo hidrulico para cumplir con la funcin para la cual fue proyectado: presa, vertedero, bocatoma, disipador de energa. b. Estructuras principales, auxiliares o temporales: 2. Estructuras auxiliares Son necesarias para realizar la operacin de las principales. 3. Estructuras temporales Necesarias mientras se construyen las principales: son las ataguas y conducciones de desvo. b. Estructuras principales, auxiliares o temporales: 2. Estructuras auxiliares Son necesarias para realizar la operacin de las principales. 3. Estructuras temporales Necesarias mientras se construyen las principales: son las ataguas y conducciones de desvo. Unacuencahidrogrficaesunreadefinida topogrficamentedondetodaslasaguascadas porprecipitacinseunenysondrenadasporun cursodeagua(roprincipal)ounsistema conectadodecursosdeagua(tributarios)hacia unpuntodesalida.ElconceptodeCuencano soloesunacaptacindeaguasinoqueincluye losrecursosnaturalesqueloconforman,los hombresquelahabitan,elespaciogeogrfico dondesedesarrollanylosintercambiosfsicos, biolgicos y socioeconmicos. ING. NANCY ZEVALLOS Q. Fsicamente,lacuencarepresentaunafuente naturaldecaptacinyconcentracindeagua superficialyporlotantotieneunaconnotacin esencialmentevolumtricaehidrolgica.Al mismotiempolacuenca,ysobretodoelagua captada por la misma, es una fuente de vida para elhombreaunquetambinderiesgocuando ocurrenfenmenosnaturalesextremoscomo sequas o inundaciones o el agua se contamina.ING. NANCY ZEVALLOS Q. ING. NANCY ZEVALLOS Q. ING. NANCY ZEVALLOS Q. ING. NANCY ZEVALLOS Q. Las obras hidrulicas que se eligen para un emplazamiento (presa, embalse, vertedero, toma, etc.) dependen principalmente de las condiciones topogrficas, hidrolgicas, climticas y geolgicas. Cuando se puede utilizar mas de un tipo de estructura hidrulica, se realizan presupuestos econmicos de las diferentes alternativas, y teniendo en cuenta factores tcnicos, ambientales y sociales, se escoge la ms ventajosa. La seguridad y el correcto funcionamiento de las estructuras son los requisitos indispensables, pero a menudo la seleccin final se ve afectada por las comparaciones econmicas, el impacto ambiental y el tiempo necesario para la construccin. En general, se requiere en mayor o menor magnitud de la siguiente informacin: 1. Mapas topogrficos y fotografas areas Indican las caractersticas de la superficie del terreno y la relacin de las curvas de nivel con los diferentes requisitos de las estructuras. Las investigaciones topogrficas consisten en la recoleccin y/o preparacin de mapas topogrficos y fotografas areas. La informacin topogrfica permite: 1. Mapas topogrficos y fotografas areas Localizacin general del proyecto. Localizacin de fuentes de agua. Posibilidad de trasvases. Determinacin de las caractersticas de la cuenca hidrogrfica: rea de drenaje, parmetros morfomtricos del ro. Localizacin de obras existentes afectadas por el proyecto. Localizacin posible de oficinas y campamentos. Localizacin de carreteras, ferrocarriles, servicios pblicos y posible reubicacin de los mismos. Localizacin de estaciones de aforo y muestreo. Utilizacin de la tierra. Avalo catastral de los predios afectados por el proyecto. 2. Datos Hidrolgicos El estudio hidrolgico permite por un lado, determinar las avenidas pasadas y esperadas con el fin de determinar la cantidad de agua a desviar, la capacidad del vertedero, etc. por otra parte, lleva a determinar el agua con que se cuenta para el sistema de abastecimiento cualquiera que sea su fin. Los Datos tpicos son: 2. Datos Hidrolgicos Localizacin general del proyecto. Registro de precipitaciones de varias estaciones diseminadas dentro de la cuenca con observaciones diarias durante varios aos. Registro de aforos con datos de descargas diarias, mensuales, anuales y caudales mximos durante varios aos. (Estudio de avenidas pasadas y esperadas). Registro de niveles caractersticos observados en el ro. Temperatura mxima y mnima Intensidad de la evaporacin 2. Datos Hidrolgicos Direccin y velocidad del viento Cantidad y calidad de sedimentos. (Materiales en suspensin, Carga de lecho o arrastre de fondo. Usualmente se toma un % del anterior por ser tan difcil su medicin) Estudios sanitarios Derecho nacional e internacional sobre las aguas. 3. Estudios de demanda Depende del tipo de proyecto: Abastecimiento de agua para consumo (acueductos) Generacin de energa hidrulica (centrales hidroelctricas) Irrigacin de campos agrcolas Drenaje vial, urbano y rural Control de inundaciones Hidrulica fluvial Hidrulica martima y de costas 3. Estudios de demanda Navegacin Mquinas hidrulicas (turbinas, bombas, arietes) Modelacin hidrulica e hidrolgica Hidrologa de aguas superficiales y subterrneas Impacto ambiental de obras hidrulicas Industria Recreacin Calidad de agua Tratamiento de agua potable y residual 4. Datos geolgicos La informacin geolgica determina el tipo y la ubicacin mas favorable para las obras principales y auxiliares teniendo en cuenta sus condiciones de cimentacin y de estanqueidad. Los materiales de cimentacin condicionan el tipo de estructura a usarse, pero las limitaciones pueden compensarse con un proyecto adecuado. Usualmente se requiere de la siguiente informacin: 4. Datos geolgicos Calicatas y segn la magnitud del proyecto, perforaciones profundas que permitan la determinacin del perfil estratigrfico, de la direccin y buzamiento de las capas, diaclasamientos, etc. Anlisis de laboratorio para establecer las caractersticas fsico-qumicas de los suelos. Anlisis de permeabilidad in situ Niveles freticos Presencia de materiales perjudiciales (depsitos de sal, calizas) Materiales disponibles de construccin (roca, grava, arena, arcilla), caractersticas, volmenes, distancia de acarreo, canteras. Perfil y secciones transversales geolgicas 5. Estudios sanitarios Su importancia es determinada por el grado en que la contaminacin del agua constituye un limitante en el uso de la obra propuesta, requirindose de anlisis fsico-qumicos y bactereolgicos de las aguas de la cuenca de captacin. 6. Tiempo y poca disponible para la construccin 7. Presupuesto y financiacin 8. Investigaciones ecolgicas y ambientales Se debe considerar el efecto de las obras sobre el ambiente tanto aguas arriba como aguas debajo de la zona de proyecto.