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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERADEPARTAMENTO ACADMICO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIAFACULTAD DE INGENIERA CIVIL
IRRIGACION DISEO DE PRESAS
INDICE GENERAL.
1. OBJETIVOS.
1.1 OBJETIVOS GENERALES.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.
2. ESTUDIOS.
2.1 HIDROLOGIA.
2.1.1 Generalidades.
2.1.2 Parmetros Geomorfolgicos.
2.1.3 Caudal Ecolgico.
2.1.4 Caudales de Avenidas.
2.1.5 Apreciacion geolgica.
2.2 DEMANDA AGROPECUARIA.
2.2.1 Demanda Agrcola.
2.2.2 Oferta hidrica.
2.3 DISEO DE PRESA.
2.3.1 Calculo de Prdidas.
2.3.1.1 Evaporacin.
2.3.2 Curva AVH.
2.3.3 Pre-dimensionamiento de la Presa.
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IRRIGACION DISEO DE PRESAS
INTRODUCCION.
La regin del alto Piura, posee tierras frtiles y un clima propicio para el desarrollo de la
agricultura afronta de manera permanente un dficit de agua, el cual constituye uno de los
factores limitantes del desarrollo de una agricultura potencial, razn por la cual, a fin de
dar solucin al dficit de agua se han planteado un obra de cabecera el cual consiste en la
construccin de la Presa Tronera Sur consiste en la regulacin de los caudales de las
respectivas cuencas, con la finalidad de disponer reserva de agua para el perodo de
estiaje.
El rea del presente Proyecto se encuentra ubicado en la Cuenca del ro
Huancabamba, este rio nace en una laguna y presenta varios ros tributarios, adems
polticamente la cuenca est ubicada en huancabamba, Provincia de Huancabamba en
el Departamento de Piura.
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IRRIGACION DISEO DE PRESAS
CONSTRUCCION DE LA PRESA TRONERA SUR
1. OBJETIVOS.
1.1 OBJETIVOS GENERALES.
El objetivo central o propsito del proyecto est asociado con la solucin del
problema central. De esta forma, el objetivo central es: Incremento de los
Rendimientos y la Produccin Agrcola en la provincia de huancabamba.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.
Anlisis de la demanda y de la oferta hdrica del distrito de huancabamba.
El objetivo del presente estudio es determinar las disponibilidades hdricas
de la cuenca del rio Huancabamba, con fines de lograr su almacenamiento a
travs de la presa de regulacin.
Diseo de una presa de almacenamiento para riego.
Determinar el caudal de mximas avenidas para dimensionar lasestructuras del aliviadero.
Anlisis tcnico y econmico de un sistema de riego.
2. ESTUDIOS.
2.1 HIDROLOGIA.
El Ro Huancabamba es un ro de premontaa. Tiene su origen en la lagunaShimbe ubicada en las vertientes orientales de la sierra de la Cordillera
Central, a la cota 3,300 msnm; escurriendo sus aguas hacia el SSE.
El ro nace en las alturas de la Laguna Shimbe a 3,300 msnm y comienza a
dirigir sus aguas en la direccin SSE. A lo largo de su recorrido el Ro
Huancabamba se hace bastantes meandros formndose en algunos lugares
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IRRIGACION DISEO DE PRESAS
varios brazos. En algunos tramos del curso superior del ro suelen
observarse deslizamientos y descargas de huaycos. La pendiente media del
ro es de 0.016. La velocidad media de la corriente en estiaje es
aproximadamente de 0.4. a 0. 5 m/s hasta 1 m/s, mientras que en las
crecidas, segn las observaciones, llega de 3.5 a 4.0 m/s hasta 5 m/s. Los
afluentes principales de la margen izquierda son los ros Shumaya, Piquijaca
y Quismache; los de la margen derecha - Yerma, Caariaco y Chorro.
requieren de estudios de hidrologa a fin de verificar las dimensiones de las
obras civiles que se proyectaran para complementar a la presa y a la vez a
esta misma, y tambin para definir los sistemas de defensa adecuados, por lo
que se debe determinar
Los niveles mximos de agua, las velocidades y direcciones de flujo en
estas condiciones.
Las profundidades de socavacin.
Diseo de obras de defensa ribereas.
Estudiar la posibilidad de introducir estructuras hidrulicas que dirijan en
forma adecuada los flujos de avenidas hacia la presa.
2.1.1 Generalidades.
El rea del Proyecto, est ubicado en el valle del ro Huancabamba.
Polticamente, el mbito del Estudio es jurisdiccin de los distritos de Sondor,
Sondorillo, provincia de Huancabamba, departamento de Piura.
Geogrficamente el mbito del proyecto est ubicado en las siguientes
coordenadas UTM:
Altitud : De 1550 m.s.n.m. a 3900 m.s.n.m.
Coordenada Norte (UTM): 9418837.61 m.
Coordenada Este (UTM): De 672730.58 m.
La zona de estudio, pertenecen a la cuenca del ro Huancabamba; el cual
delimita como sigue: Por el Norte con la provincia de Ayabaca, por el Sur con el
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La forma de la cuencaes el contorno descrito por la proyeccin horizontal
de una cuenca. Horton describi el contorno de una cuenca normal como un
ovoide en forma de pera, por lo que podra mencionarse que la cuenca del Rio
Huancabamba es cuenca normal.
Una descripcin cuantitativa de la forma de una cuenca es proporcionada por
la siguiente frmula:
Donde: Kffactor de forma, A es el rea de la cuenca y L es la longitud de la
cuenca, medido a lo largo del curso de agua amas largo. El rea y longitudson dadas en unidades consistentes tal como kilmetros cuadrados y
kilmetros respectivamente.
El coeficiente de compacidades una descripcin alternativa de la forma de
una cuenca est basado sobre la razn del permetro de la cuenca al rea.
Para este propsito un crculo equivalente es definido como un crculo de igual
rea a aquella de la cuenca. El coeficiente de compacidad es la razn del
permetro de cuenca a aquella del crculo equivalente:
Donde:
Kc es coeficiente de compacidad.
P es permetro de la cuenca.
A es el rea de la cuenca.
En el Cuadro siguiente se presentan los parmetros geomorfolgicos de la
cuenca en estudio.
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Fuente: Elaboracin Propia
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Imagen Satelital de la zona de la cuenca Huancabamba
Fuente: Google Earth.
Fuente: Elaboracin Propia
2.1.3 Caudal Ecolgico.
Para el clculo del caudal ecolgico usaremos el mtodo de la curva de
persistencia (Q330-Q345), el mtodo consiste en la construccin de la curva a
partir de caudales diarios mensuales o anuales, donde se presenta la relacin
entre los rangos de caudal con el porcentaje de tiempo en que cada rango es
igualado o excedido. Este mtodo permite determinar el caudal medio diario
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que es excedido durante 330 345 das de un ao que corresponden
respectivamente, al 90% y 95% del tiempo respecto a 365 das.
2.1.4 Caudales de Avenidas.
Las avenidas en la cuenca del Ro Huancabamba se presentan, generalmente,
en el primer semestre, y en algunos aos, en la segunda quincena de
Diciembre. El perodo ms prolongado de observaciones (1923-30, 1946-79) de
los caudales mximos se refiere a la estacin hidromtrica Sauzal del Ro
Huancabamba. Aqu, desde el inicio de observaciones hasta 1965 se presentan
solo los mximos medios diarios, pero desde 1966 se tienen datos de sus
valores instantneos. Los caudales mximos medios diarios registrados en las
estaciones hidromtricas del Ro Huancabamba estn en la tabla
Como se ve en la tabla, los caudales mximos medios diarios en la Estacin
Sauzal del Huancabamba varan de 19.0 m/s en 1957 a 287 m/s en 1946. El
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caudal mximo diario registrado el 1 de abril de 1971 fue de 340 m/s. Los
mdulos de caudales mximos durante el perodo de observacin fueron de
287 l/s/Km en la cuenca del ro Huancabamba. Los parmetros de los
caudales mximos medios diarios, obtenidos por una serie de observaciones
durante 40 aos en la Estacin Sauzal del Ro Huancabamba, se muestran en
la tabla 2.6. En esta misma tabla se dan los parmetros de caudales mximos
medios diarios de la Estacin Limn, transferidos a la serie plurianual de
Sauzal segn lacorrelaccin de los caudales mximos en estas secciones
durante el perodo de observaciones paralelas (el coeficiente de correlacin es
de 0.86).
En la tabla 2.3 se tiene datos de caudales mximos medios diarios, as como
los mximos instantneos de diferente perodo de retorno. En este caso, para
determinar los mximos medios diarios, fue aceptado el coeficiente de
asimetra igual a 4 Cv, teniendo en cuenta la naturaleza pluvial de estos
caudales mximos.
El clculo de las avenidas mximas estaba basado sobre la gamma
distribucin triparamtrica (Q,Cv,Cs) donde Q y Cv se determinaron
respectivamente:
El valor Cs mximos pluviales - generalmente est en los lmites de (2 a 5) Cv
y en casos especficos llega a (5 a 6) Cv. En el caso del Huancabamba ha
sido efectuado un anlisis individual minucioso para ver como se
corresponden las curvas de probabilidad analtica y emprica. Partiendo de
una mejor correlacin de estas curvas en el Estudio se asign Cs= 4Cv. Este
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fue el factor que se us para convertir los mximos medios diarios a
instantneos. Es un factor promedio, determinado segn los datos de
observaciones desde 1965 hasta 1979 en las secciones hidromtricas del ro
estudiado.
Hay que subrayar, que segn las normas de construccin vigentes de la
URSS, para los clculos de la capacidad de conduccin de las obras
hidrulicas de primera categora se acepta el caudal mximo con la
probabilidad de ocurrencia de 0.01% con la introduccin de la correccin de
garanta. Esta correccin se determina segn la frmula:
Siendo:
a = Coeficiente que caracteriza la informacin hidrolgica disponible en la
cuenca del ro. En el clculo presente se acept igual a 1.0 para el ro
medianamente estudiado en cuanto a su hidrologa.
Ep= Valor que depende del coeficiente de variabilidad de los mximos. En
este clculo se acept igual a 1.316 (segn la tabla de clculo).
N = nmero de aos en la serie (40 aos)
Qp= Valor del caudal mximo con la probabilidad de ocurrencia de 0.01 %
(1,255 m/s) En el eje de la Presa Limn en diseo, situado cerca de la
seccin hidromtrica Limn, los datos de los caudales mximos calculados
han sido aceptados sin cambiarlos. Los caudales mximos instantneos,
determinados en el eje de la Presa TONERA SUR para diferentes
probabilidades de ocurrencia, se muestran en la tabla 2.4.
Datos de precipitacin de diversas estaciones cercanas para el anlisis
doble masa estas estaciones son las siguientes:
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Date Month Station 1SONDORILLOStation 3
SHUMAYAStation 3TULUCE Date Month
Station 1SONDORILLO
Station 3SHUMAYA
StationTULUC
01/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 01/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
02/01/1980 1.0 0.00 6.00 0.0 02/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
03/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 03/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
04/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 04/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
05/01/1980 1.0 0.00 0.00 10.8 05/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
06/01/1980 1.0 0.00 0.00 4.6 06/01/2009 1.0 11.0 4.00 2.8
07/01/1980 1.0 0.00 0.00 1.3 07/01/2009 1.0 11.0 9.00 25.4
08/01/1980 1.0 0.00 0.00 8.9 08/01/2009 1.0 10.0 10.00 22.9
09/01/1980 1.0 0.00 0.00 2.5 09/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
10/01/1980 1.0 0.00 0.00 6.1 10/01/2009 1.0 1.0 0.00 9.1
11/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 11/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
12/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 12/01/2009 1.0 0.0 10.00 11.5
13/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 13/01/2009 1.0 0.0 6.20 0.0
14/01/1980 1.0 0.00 0.00 2.9 14/01/2009 1.0 10.0 30.00 2.1
15/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 15/01/2009 1.0 0.0 0.00 21.3
16/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 16/01/2009 1.0 1.0 0.00 4.3
17/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 17/01/2009 1.0 1.0 4.00 17.0
18/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 18/01/2009 1.0 16.0 10.00 0.0
19/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 19/01/2009 1.0 0.0 0.00 10.9
20/01/1980 1.0 0.00 18.00 0.0 20/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
21/01/1980 1.0 1.00 0.00 8.3 21/01/2009 1.0 0.0 6.20 0.0
22/01/1980 1.0 0.00 0.00 11.6 22/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
23/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 23/01/2009 1.0 8.0 8.00 19.1
24/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 24/01/2009 1.0 2.0 0.00 10.0
25/01/1980 1.0 0.00 0.00 4.8 25/01/2009 1.0 6.0 0.10 14.3
26/01/1980 1.0 0.00 0.00 0.0 26/01/2009 1.0 0.0 4.00 22.0
27/01/1980 1.0 0.00 0.00 9.9 27/01/2009 1.0 0.0 0.00 5.5
28/01/1980 1.0 0.00 0.00 3.3 28/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
29/01/1980 1.0 0.00 0.00 1.9 29/01/2009 1.0 1.0 10.20 0.0
30/01/1980 1.0 0.00 10.50 0.0 30/01/2009 1.0 0.0 0.00 0.0
31/01/1980 1.0 0.00 10.40 0.0 31/01/2009 1.0 2.0 0.00 1.0
01/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 01/02/2009 2.0 2.0 0.00 4.0
02/02/1980 2.00.00 0.00 0.0
02/02/2009 2.02.0 0.00 4.5
03/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 03/02/2009 2.0 1.0 6.00 0.1
04/02/1980 2.0 20.00 24.50 28.1 04/02/2009 2.0 1.0 0.10 21.9
05/02/1980 2.0 0.00 0.00 7.9 05/02/2009 2.0 0.0 0.10 5.0
06/02/1980 2.0 0.00 0.00 1.3 06/02/2009 2.0 0.0 8.00 9.8
07/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 07/02/2009 2.0 1.0 0.00 0.0
08/02/1980 2.0 0.00 0.00 5.4 08/02/2009 2.0 0.0 0.00 0.0
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IRRIGACION DISEO DE PRESAS
Date Month Station 1SONDORILLOStation 3
SHUMAYAStation 3TULUCE Date Month
Station 1SONDORILLO
Station 3SHUMAYA
StationTULUC
09/02/1980 2.0 0.00 0.00 1.6 09/02/2009 2.0 0.0 10.20 0.0
10/02/1980 2.0 0.00 0.00 11.4 10/02/2009 2.0 0.0 0.00 0.0
11/02/1980 2.0 0.00 15.50 0.0 11/02/2009 2.0 0.0 0.00 0.0
12/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 12/02/2009 2.0 0.0 0.00 0.0
13/02/1980 2.0 0.00 0.00 10.3 13/02/2009 2.0 4.0 10.20 6.0
14/02/1980 2.0 0.00 0.00 4.7 14/02/2009 2.0 0.0 8.30 1.5
15/02/1980 2.0 0.00 0.00 1.9 15/02/2009 2.0 2.0 10.00 8.2
16/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.3 16/02/2009 2.0 0.0 8.00 8.0
17/02/1980 2.0 3.00 0.00 2.3 17/02/2009 2.0 7.0 20.00 22.3
18/02/1980 2.0 2.00 13.10 0.0 18/02/2009 2.0 2.0 0.00 0.0
19/02/1980 2.0 2.00 0.00 0.0 19/02/2009 2.0 0.0 0.00 0.0
20/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 20/02/2009 2.0 0.0 10.00 0.0
21/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 21/02/2009 2.0 0.0 0.00 0.0
22/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 22/02/2009 2.0 9.0 8.00 11.0
23/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 23/02/2009 2.0 0.0 5.10 0.0
24/02/1980 2.0 0.00 0.00 4.2 24/02/2009 2.0 6.0 0.00 39.0
25/02/1980 2.0 0.00 0.00 11.6 25/02/2009 2.0 0.0 0.10 7.0
26/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 26/02/2009 2.0 0.0 6.00 0.0
27/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 27/02/2009 2.0 0.0 0.00 0.0
28/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 28/02/2009 2.0 0.0 0.00 19.0
29/02/1980 2.0 0.00 0.00 0.0 01/03/2009 3.0 0.0 0.00 0.0
01/03/1980 3.0 0.00 0.00 0.0 02/03/2009 3.0 0.0 0.00 0.0
02/03/1980 3.0 0.00 0.00 0.0 03/03/2009 3.0 0.0 0.00 3.0
03/03/1980 3.0 22.00 17.50 16.9 04/03/2009 3.0 0.0 0.00 9.0
04/03/1980 3.0 0.00 2.60 0.0 05/03/2009 3.0 0.0 6.20 21.3
05/03/1980 3.0 6.00 0.00 0.0 06/03/2009 3.0 1.0 0.00 0.3
06/03/1980 3.0 0.00 0.00 0.0 07/03/2009 3.0 0.0 4.00 0.0
07/03/1980 3.0 2.00 0.00 0.0 08/03/2009 3.0 0.0 0.00 0.0
08/03/1980 3.0 0.00 0.00 5.3 09/03/2009 3.0 0.0 0.00 0.0
09/03/1980 3.0 0.00 0.00 4.6 10/03/2009 3.0 0.0 0.00 0.0
10/03/1980 3.0 0.00 0.00 0.0 11/03/2009 3.0 0.0 0.00 0.0
11/03/1980 3.0 0.00 0.00 0.0 12/03/2009 3.0 0.0 0.00 23.3
12/03/1980 3.00.00 0.00 8.1
13/03/2009 3.00.0 0.00 33.0
13/03/1980 3.0 0.00 0.00 0.0 14/03/2009 3.0 6.0 0.00 0.0
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SHUMAYAStation 3TULUCE Date Month
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Station 3SHUMAYA
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SHUMAYAStation 3TULUCE Date Month
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SHUMAYAStation 3TULUCE Date Month
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SHUMAYAStation 3TULUCE Date Month
Station 1SONDORILLO
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23/11/1980 11.0 0.00 0.00 8.3 24/11/2009 11.0 3.0 0.00 19.1
24/11/1980 11.0 0.00 0.00 15.6 25/11/2009 11.0 0.0 0.00 0.0
25/11/1980 11.0 6.00 8.00 9.1 26/11/2009 11.0 0.0 0.00 0.0
26/11/1980 11.0 8.00 0.00 10.7 27/11/2009 11.0 0.0 8.00 3.9
27/11/1980 11.0 0.00 10.00 2.6 28/11/2009 11.0 2.0 10.00 0.0
28/11/1980 11.0 0.00 0.00 0.0 29/11/2009 11.0 4.0 20.00 34.6
29/11/1980 11.0 0.00 0.00 0.0 30/11/2009 11.0 0.0 0.00 0.0
30/11/1980 11.0 21.00 0.00 0.0 01/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
01/12/1980 12.0 7.00 10.00 0.0 02/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
02/12/1980 12.0 0.00 28.20 0.0 03/12/2009 12.0 0.0 0.00 4.1
03/12/1980 12.0 5.00 0.00 0.0 04/12/2009 12.0 0.0 5.00 2.0
04/12/1980 12.0 0.00 0.00 3.5 05/12/2009 12.0 4.0 0.00 7.1
05/12/1980 12.0 0.00 0.00 9.6 06/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
06/12/1980 12.0 0.00 0.00 23.9 07/12/2009 12.0 0.0 3.00 0.0
07/12/1980 12.0 0.00 0.00 15.6 08/12/2009 12.0 0.0 2.00 0.0
08/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 09/12/2009 12.0 0.0 0.10 0.0
09/12/1980 12.0 10.00 10.50 0.0 10/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
10/12/1980 12.03.00 0.00 22.2
11/12/2009 12.00.0 0.00 0.0
11/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 12/12/2009 12.0 2.0 9.00 0.0
12/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 13/12/2009 12.0 0.0 2.00 5.8
13/12/1980 12.0 0.00 23.20 0.0 14/12/2009 12.0 0.0 3.00 7.1
14/12/1980 12.0 0.00 0.00 19.6 15/12/2009 12.0 0.0 0.00 2.0
15/12/1980 12.0 11.00 0.00 0.0 16/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
16/12/1980 12.0 0.00 22.00 0.0 17/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
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Date Month Station 1SONDORILLOStation 3
SHUMAYAStation 3TULUCE Date Month
Station 1SONDORILLO
Station 3SHUMAYA
StationTULUC
17/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 18/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
18/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 19/12/2009 12.0 0.0 6.20 11.0
19/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 20/12/2009 12.0 0.0 0.00 2.1
20/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 21/12/2009 12.0 0.0 10.40 4.0
21/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 22/12/2009 12.0 8.0 5.00 0.0
22/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 23/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
23/12/1980 12.0 0.00 0.00 10.8 24/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
24/12/1980 12.0 4.00 0.00 6.4 25/12/2009 12.0 0.0 6.00 2.0
25/12/1980 12.0 0.00 0.00 2.7 26/12/2009 12.0 6.0 4.00 10.0
26/12/1980 12.0 0.00 0.00 8.5 27/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
27/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 28/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
28/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 29/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
29/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 30/12/2009 12.0 0.0 0.00 0.0
30/12/1980 12.0 0.00 0.00 0.0 31/12/2009 12.0 0.0 0.00 1.8
Fuente: senamhi
Con estas 3 estaciones se realizaron el estudio de la oferta, las
precipitaciones que se obtuvo del senamhi fueron en das, las cuales se
tomaron un promedio de las precipitaciones diarias, los datos tomas son
de 30 aos los cuales son del ao 1980 al 2009
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Fuente: ELABORACION PROPIA
2.1.5 Apreciacin geolgica
La regin est conformada por formaciones geolgicas con rocas
metamrficas, sedimentarias, volcnicas e instructivas cuya edad vara del
Paleozoico Inferior al reciente.
Se encuentra ubicado a 3,200m aguas abajo de la desembocadura de la
quebrada Uchupata. Las rocas en las que se emplazarn los estribos (derecho
e izquierdo) estn caracterizadas por cuarcitas, pizarras y filitas orientadas al
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N 200 y buzamiento 70 a 85 SO. En su estribo izquierdo hay una zona
tectonizada que contiene un sill andestico fallado. Las rocas se presentan
regularmente fracturadas, con aberturas menores de 1mm y, en porcentajes
menores, de 2 a 4mm. Son lisas a ondulantes, rellenas con limonita y/o arcilla
o limos. Algunas fracturas no tienen relleno.
Los planos de estratificacin con rumbo N 05 - 20 O, buzamiento 70 - 85
SO y los sistemas de fracturamiento orientados al N 05 - 40O son favorables
para la ubicacin de la presa, dificultando la fuga de agua a travs de los
planos de estratificacin o fracturas, an cuando el tirante del embalse
alcance niveles altos.
Segn sea la clasificacin geomecnica, el macizo rocoso en los estribos es
de moderadamente fracturado a muy fracturado, con ndices RMR de 32 a 50
e ndice Q de 0.22 a 1.75.
El espesor mximo del material de sobrecarga en el cauce es de 31m en el
sondaje PTP-3; la permeabilidad determinada para este material vara de 8 x
10-3 a 8 x 10-2 cm/s, valores caractersticos de materiales de mediana
permeabilidad; el material es de densidad media-alta. Esta unidad est en
contacto con el basamento rocoso y presenta horizontes de 5 a 7m de arena
media con algo de grava.
3. DEMANDA AGROPECUARIA
OFERTA Y DEMANDA DE AGUA
Anlisis de la Demanda de Agua
La fuente de abastecimiento del recurso Hdrico que dispone el Proyecto,
para uso agrcola, corresponde a las aguas superficiales del rio
Huancabamba y a la cuenca que drena en ella.
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Aprovechando las condiciones topogrficas de la cuenca, se plantea
construir una presa de regulacin, a fin de almacenar agua para la poca
de dficit, esta misma sera aprovechada mediante una toma,
implementada en la estructura del dique. Luego de la toma, mediante de
un canal de conduccin se considera derivar las por la margen izquierda
del ro Huancabamba, hacia los terrenos de cultivo.
3.1.1 Demanda Agrcola.
Evapotranspiracin Potencial (ETo)
La evapotranspiracin potencial fue calculada mediante el programa
Cropwa, en este programa se necesitado los datos de temperatura yprecipitaciones las cuales la hemos obtenido de la fuente del senamhi
ESTUDIO DE LA DEMANDA
Para determinar la demanda debemos obtener los datos meteorolgicos de
la cuenca escogida para el estudio, esta informacin la extraeremos de la
pgina del SENAMHI, de la estacin SONDORILLO como se muestra en la
figura:
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Los datos obtenidos de esta estacin corresponden a Temperatura mxima,
temperatura mnima precipitacin, etc. como se muestra en la figura:
Los datos correspondientes a temperatura mnima, mxima nos servirn para
encontrar el Eto, para este fin nos apoyaremos en el software CROPWAT 8.0.
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De la misma manera utilizamos los datos de precipitacin extrados del
SENAMHI y los procesamos en el CROPWAT, estos datos de precipitacin
viene a ser la suma de las precipitaciones, de esta manera encontramos la
precipitacin efectiva.
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CULTIVOS
El rea estudio se encuentra localizado en el departamento de Piura, para este
caso hemos ingresado a la pgina web del MINAG (Ministerio de Agricultura) y
hemos descargado el calendario agrcola para el departamento de Piura se
muestra como sigue, de los productos que se muestran hemos escogido cuatro
para realizar nuestro proyecto maz, frijol, algodn y trigo estos productos
cubrirn un rea total de 800 Has.
En pasos anteriores habamos calculado el Eto utilizando el software
CROPWAT 8.0, ahora haremos uso del mismo para encontrar el valor de Kc y
de esa manera hallar la evapotranspiracin real, mostraremos un ejemplo para
un cultivo utilizando el cultivo del maz.
Producto/Mes Ago Set Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul
Algodn 0.2 4.2 26.1 42.2 17.1 6.5 1.2 2.2 0.3Arroz cscara 8.4 13.9 3.7 0.8 1.3 10.2 29.3 20.5 8.0 1.7 1.3 0.9
Frijol grano seco 2.9 8.4 1.9 5.5 12.0 22.0 14.8 5.3 9.4 10.8 6.3 0.7
Maz amarillo duro 20.9 10.8 2.9 2.0 1.2 11.0 13.3 12.2 8.0 7.0 4.2 6.5
Maz amilceo 0.5 0.3 1.9 2.8 5.8 59.2 20.8 5.7 2.2 0.7 0.1
Trigo 0.3 0.3 6.4 21.8 38.8 26.8 5.2 0.2 0.2
PIURA: Calendario de Siembras ( % )
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De la misma manera se hacen para los dems cultivos resultando una tabla de
resultados que se muestra a continuacin:
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Estos datos obtenidos nos sirven para ingresarlos a un Excel facilitado en clase:
Determinamos el rea total de cultivo y la proporcin en la que se sembraran
cada tipo de cultivo maz, frijol, algodn, trigo adems de los meses en que
empieza la siembra y de la duracin de la misma.
De los datos del Cropwat 8.0 ingresamos al Excel los datos obtenidos correspondientes
al valor de Kc para determinar un valor de Kc ponderado por mes en la cual intervienen
los cuatro cultivos
Datos de Eto obtenidos del Cropwat 8.0 e importados al Excel.
Precipitacin efectiva fuente del Cropwat 8.0.
Total
Area (Has)Enero Feb. Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost. Set. Oct. Nov. Dic.
Campaa
Principal
Maiz 300 300 300 300 300 300 300 300
Frijol 300 300 300 300 300 300
Algodn 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Trigo 100 100 100 100 100 100 100 100
Area cultiv ada
por mes (Has) 800 500 800 800 800 500 200 100 100 0 0 300 300 800
TOTAL (%) 100 63 100 100 100 63 25 13 13 0 0 38 38 100
CULTIVO DE
REFERENCIA
AREAS (Has)
Area (Ha ) Ene ro Feb. Ma rzo Abril Ma yo Junio Juli o Agos t. Se t. Oct. Nov. Dic.
Maiz 300 1.1 1.17 1.03 0.66 0.70 0.78
Frijol 0 0.19 0.77 0.98 0.78
Algodn 100 0 .35 0.38 0.61 0.89 1 .23 1 .16 0.93 0.62
Trgio 100 0.33 0.73 1.10 1.13 0.93 0.41
Kc. Ponderado 500 0.80 0.92 0.96 0.80 0.43 0.31 0.19 0.12 0.00 0.00 0.42 0.47
PRIMERA CAMPAACULTIVO
Eto Enero Feb. Marzo Abri l Mayo Junio Jul io Agost. Set. Oct. Nov. Dic.
mm/da 4.15 4.21 4.21 3.94 3.66 3.59 3.61 3.74 4.22 4.59 4.74 4.46
mm/mes 128.65 117.88 130.51 118.2 113.46 107.7 111.91 115.94 126.6 142.29 142.2 138.26
m3/mes/ha 1286.50 1178.80 1305.10 1182.00 1134.60 1077.00 1119.10 1159.40 1266.00 1422.90 1422.00 1382.60
Prec. efec. Enero Feb. Marzo Abri l Mayo Junio Jul io Agost. Set. Oct. Nov. Dic.
mm 46.80 15.00 33.60 16.20 4.60 7.30 0 0 0.00 0.00 2.80 2.70
(m3/mes/ha)604.50 175.00 434.00 202.50 59.42 91.25 0.00 0.00 0.00 0.00 35.00 34.88
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Tabla final de datos y resultado de demanda del proyecto:
DESCRIPCIN Enero Febrero Marzo Abri l Mayo Junio Jul io Agosto Set. Octubre Nov. Dic. Total
1. Kc pond erado 0.80 0.92 0.96 0.80 0.43 0.31 0.19 0.12 0.00 0.00 0.42 0.47
2. Evotranspiracin Potencial (m3/mes/ha) 1286.50 1178.80 1305.10 1182.00 1134.60 1077.00 1119.10 1159.40 1266.00 1422.90 1422.00 1382.60
3. Evotranpiracin Real o Uso consuntivo
(m3/mes/ha ) (1*2) 1024.05 1089.21 1252.90 945.60 490.15 338.18 208.15 143.77 0.00 0.00 597.24 647.06
4. Precipitacin Efectiva (m3/mes/ha) 604.50 175.00 434.00 202.50 59.42 91.25 0.00 0.00 0.00 0.00 35.00 34.88
5. Dficit de Humeda d (m3/mes/ha) (3-4) 419.55 914.2 818.9 743.1 430.7 246.9 208.2 143.8 0.0 0.0 562.2 612.2
6. Eficiencia de riego del proyecto en % 0.22500 0.2250 0.2250 0.2250 0.2250 0.2250 0.2250 0.2250 0.2250 0.2250 0.2250 0.2250
7. Requerimiento de agua o modulo de riego
(m3/mes/ha ) (5/6) 1864. 68 4063.16 3639. 54 3302.67 1914. 36 1097.46 925.12 638. 96 0.00 0.00 2498. 84 2720.81
8. Numero de da de mes31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
9. Numero de horas de jornada diaria
de riego 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8
10. Requerimiento de agua o mdulo de
riego
(lts/seg/ha) = 7*1000)/(8*9*60min.*60seg) 2.089 5.039 4.077 3.823 2.144 1.270 1.036 0.716 0.000 0.000 2.892 3.048
11.-Area Total 500 800 800 800 500 200 100 100 0 0 300 300
12.- Total demanda de agua (lts/seg)1044 4031 3261 3058 1072 254 104 72 0 0 868 914
13.- Total volumen de agua demand. (MMC) 0.932 3.251 2.912 2.642 0.957 0.219 0.093 0.064 0.000 0.000 0.750 0.816 12.636
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Una vez obtenidos las precipitaciones mximas calculamos los caudales mensuales
.
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BALANCE HIDRICO
Se ha generado las descargas medias mensuales para la cuenca de la cuenca
Huancabamba, para el periodo 1980 2009, a partir de esta informacin se ha
obtenido la disponibilidad hdrica y se ha estimado la demanda hdrica para riego para
la situacin futura (con proyecto); con esta informacin es posible hacer los balances
hdricos respectivos para cada situacin a fin de establecer la existencia de un
supervit o dficit hdrico.
MesOferta
(MMC)
Demanda
(MMC)
Qec
(MMC)(Oferta - Demanda)
Superavit
(MMC)
Deficit
(MMC)
Enero 8.10 0.932 0.259 6.905 6.905
Febrero 0.65 3.251 0.259 -2.857 -2.857
Marzo 2.90 2.912 0.259 -0.270 -0.27
Abril 19.99 2.642 0.259 17.089 17.089
Mayo 3.43 0.957 0.259 2.209 2.209
Junio 21.37 0.219 0.259 20.890 20.890Julio 24.32 0.093 0.259 23.966 23.966
Agosto 37.74 0.064 0.259 37.414 37.414
Setiembre 0.94 0.000 0.259 0.677 0.677
Octubre 2.43 0.000 0.259 2.174 2.174
Noviembre 2.18 0.750 0.259 1.170 1.170
Diciembre 1.03 0.816 0.259 -0.041 -0.041
TOTAL -3.168
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DISEO DE LA PRESA
CURVA AREAELEVACION - VOLUMEN
IDElevacin
( m.s.n.m. )
rea
( m2)
rea
( Ha)
Vol. Par.
( m3 )
Vol. Acum.
( m3 )Vol. Acum.
( MMC )
1 1,548 0.00 - - - 02 1,550 858185.87 85.82 858,185.87 858,185.87 0.863 1,552 887681.73 88.77 1,745,867.60 2,604,053.47 2.604 1,554 917182.08 91.72 1,804,863.81 4,408,917.28 4.415 1,556 946954.77 94.70 1,864,136.85 6,273,054.13 6.276 1,558 976695.00 97.67 1,923,649.76 8,196,703.89 8.20
7 1,560 1006657.02 100.67 1,983,352.02 10,180,055.92 10.18
Volumen de Almacenamiento
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CALCULO DE BORDE LIBRE
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HALLAMOS EL WAVE RUNUP (RS)
Primero Hallamos el Hs, con la ayuda de la figura
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PREDIMENSIONAMIENTO DE LA CORONA
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DISEO DEL VERTEDERO CON EL PROGRAMA HEC-HMS
Diseo en HEC-HMS
Ingresando los parmetros de la cuenca en el HEC HMS, y escogiendo los mtodos por el cual el programa calculara y
transformara la precipitacin en escorrenta. Se ingresan los parmetros bsicos de la cuenca.
La abstraccin inicial depende del nmero de curva, y el parmetro de LAG TIME se calcula aproximadamente como un
60% del tiempo de concentracin (0.6 Tc)
Luego tenemos que ingresar los parmetros meteorolgicos para el diseo, hemos escogido el mtodo del SCS STORM
el cual nos pide un dato de tormenta mximo, el dato de precipitacin lo hemos obtenido con el programa HIDROESTA
para un tiempo de retorno 1000 aos.
Calculo de la precipitacin para TR 1000 aos.
De esta manera hallamos la lluvia para un TR de 1000 aos, 84 mm. Este valor ingresamos al HEC HMS para hallar la
escorrenta por la cuenca.
Con este dato de escorrenta ingresamos al HEC HMS para disear el vertedero. Datos de la sub cuenca aguas arriba.
Adems ingresamos los datos obtenidos en la corrida anterior, en la opcin Discharge Gage
Altura(m)
5
USAR 5 a 10
12 a 15
20 a 30
2.0H:1V
2.5H:1V
2.75H:1V
3.0H:1V
1.5H:1V
2.0H:1V
2.5H:1V
2.5H:1V
TALUDES
Taludes aguas Arriba Taludes aguas abajo
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Para el caso del reservorio debemos escoger el mtodo por el cual el HEC HMS analizara y obtendr el caudal que
pasara por el vertedero, para ello ingresamos el dato de elevacin-almacenamiento y tambin el dato de elevacin-
descarga.
3 ANLISIS DE FILTRACIONES, ESTABILIDAD Y ASENTAMIENTO.
3.1 INTRODUCCION
En tiempos recientes se ha logrado un progreso notable en el entendimiento del Comportamiento
de las presas de tierra y enrocado sometidas a la accin ssmica. Se tienen disponibles mtodos
analticos para calcular la respuesta dinmica de estructuras de tierra y enrocado, se realizan
ensayos estticos y dinmicos para determinar las propiedades del suelo bajo cargas estticas y
dinmicas y se disponen de mtodos de diseo para evaluar la estabilidad ssmica y el potencial
de deformacin de stas.Cualquier presa bien construida puede soportar sismos moderados, con aceleraciones mximas
de 0.2 g, sin daos. Las presas de material arcilloso con cimentacin arcillosa o rocosa pueden
soportar sismos fuertes con magnitudes Richter de 8.25 y aceleraciones mximas de 0.35 a 0.8 g,
sin daos aparentes. Las presas de enrocado con pantalla de concreto se mantienen secas y son
capaces de soportar sismos extremadamente fuertes, con pequeas deformaciones. El esfuerzo
de diseo debe concentrarse en las presas que pueden presentar dao por sismo severo o estn
constituidas por materiales granulares saturados, que pueden perder su resistencia o sufrir
aumento de presin de poros. En este caso se requiere un anlisis dinmico, que proporcione una
base de diseo ms confiable.
El presente anlisis fue realizado en el programa Geostudio 2007.
Para el anlisis de filtraciones realizado, se toma un modelo bidimensional, para asumir el
comportamiento del flujo actuante en la direccin principal paralelo al plano de la seccin principal.
3.2 OBJETIVOS
El objetivo del siguiente estudio es:
Comprender el papel importante que juega el material a usar en la construccin de una presa.
Las diferentes posibilidades para la construccin de una presa. El papel importante que juega la filtracin en una presa, logrando identificar si sta es un factor
esencial en la estabilidad de la presa.
Comprender que factores ssmicos se deben tomar al momento de analizar la estabilidad de
una presa
Realizacin de dos tipos de anlisis, para la estabilidad de una presa. Los anlisis
Seudoesttico y Esttico.
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Elegir el diseo ptimo de la presa, en cada situacin distinta.
Tener los principios bsicos para modelar una presa.
Analizar los asentamientos producidos por el material del cual esta hecho la presa y por la
existencia del nivel freatico.
3.3 DISEO GEOTCNICO
Generalidades para el Anlisis de Estabilidad de Taludes
El presente informe involucra, el anlisis de estabilidad fsica de los taludes que conforman y
conformarn la presa Tronera Sur ubicada en el departamento de Piura. A continuacin, se
presenta una descripcin de las consideraciones del diseo geotcnico tomadas para la ejecucin
de los anlisis mencionados.Anlisis por elementos finitos
En general, un anlisis por elementos finitos consiste en dividir un problema (un medio continuo)
en una serie de subdominios denominados elementos finitos, donde cada uno de estos elementos
est definido a su vez por una serie de puntos llamados nodos. Un nodo puede pertenecer a uno o
ms elementos finitos y su funcin es describir la distribucin de incgnitas dentro del elemento y
conectar o unir todos los elementos dentro de un dominio, as como asegurar la compatibilidad de
stos. Al conjunto de nodos y elementos se le conoce como malla de elementos finitos.
Una vez dividido el problema se realizan ecuaciones de equilibrio, compatibilidad y relacionesconstitutivas a cada elemento y se construye un sistema de ecuaciones. El sistema de ecuaciones
puede ser resuelto utilizando lgebra lineal o algn mtodo no lineal.
El nmero de ecuaciones del sistema ser proporcional al nmero de nodos, ya que son stos los
que contienen las incgnitas.
Con el sistema de ecuaciones resuelto se tiene el comportamiento de cada elemento y se
puede reconstruir el comportamiento del problema como un todo.
Mtodo de Equilibrio LmiteEste mtodo se basa en la evaluacin de resistencia al deslizamiento de un talud, tomando en
cuenta ciertas hiptesis en relacin al mecanismo de falla, condiciones de equilibrio, nivel fretico,
resistencia cortante, etc. El mtodo de equilibrio lmite supone que en el caso de una superficie de
falla las fuerzas actuantes y resistentes son iguales a lo largo de la superficie de falla, esta
condicin equivale a un factor de seguridad de 1.0; sin embargo, existen valores de factores de
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seguridad mnimos para considerar que un talud es estable, los cuales varan segn las
condiciones de anlisis.
El mtodo de Equilibrio Lmite contempla el anlisis de cargas dinmicas monotnicas, mediante la
evaluacin en condiciones pseudoestticas, consiste en adicionar una fuerza horizontal
equivalente al peso de la masa a deslizarse multiplicado por un coeficiente ssmico lateral. Esta
metodologa tiene limitaciones debido a que las estructuras de tierra y taludes se comportan como
cuerpos deformables y su respuesta a la excitacin ssmica depende de los materiales, de la
estructura, de la geometra, de la naturaleza del movimiento, etc., como se evidenci en ensayos a
escala natural y en las observaciones de la respuesta durante los sismos pasados. Otro
inconveniente es que las fuerzas de inercia horizontales no actan permanentemente en una
direccin, por el contrario, fluctan tanto en magnitud como en direccin. En consecuencia, si el
factor de seguridad obtenido del anlisis de estabilidad toma valores menores que la unidad, este
no ser evidencia necesaria de que el talud sufrir una sbita inestabilidad, por otra parte puede
representar que dicho talud simplemente sufra algunas deformaciones de tipo permanente.
Como hiptesis del anlisis se consideran que las propiedades de los materiales que conforman
las diferentes estructuras analizadas, son homogneas e isotrpicas y que el colapso se producira
como resultado de fallas simultneas a lo largo de la superficie de deslizamiento.
Condiciones de Anlisis
Se tomaron en cuenta las siguientes condiciones para el anlisis de estabilidad:
El embalse debe ser seguro contra el desbordamiento durante la ocurrencia de la avenida
de diseo mediante la provisin de vertederos de suficiente capacidad y obras de desage.
Los taludes del relleno deben ser estables durante la construccin y bajo todas las
condiciones de operacin; incluyendo el vaciamiento rpido del embalse en el caso de
presas de almacenamiento.
El relleno debe disearse de modo que no origine esfuerzos excesivos sobre la
cimentacin.
El terrapln debe ser seguro contra el desborde del oleaje.
El suelo por accion del nivel freatico se considera que esta totalmente saturados.
Estudio de Canteras
Se asumieron parmetros.
P.E Kn/m3 C (kPa) ANGULO
DE FRICCIONKS (m/s) POISSON
MODULO
ELASTICO
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(kPa)
ESPALDON 22 5 38 1E-4 0.30 20000
NUCLEO 19 25 22 1E-5 0.40 15000
BASE 20 15 35 1E-5 0.25 15000
CIMIENTO 28 0 30 1E-5 0.40 30000
ANLISIS CON EL PROGRAMA GEOSTUDIO 2007
Los taludes aguas arriba y aguas debajo de la presa sern 2.5H:1V y 2H:1V . La altura de presa
para esta etapa se considerara como 10.0 m.
Se anexan archivos del programa GEOSTUDIO 2007, donde se analizaron los taludes pedidos
para la presa. A continuacin se muestra una tabla de resultados con los factores de Seguridad
obtenidos en los modelos, tanto para talud aguas arriba y aguas abajo, as como tambin en los
anlisis ESTTICO Y SEUDOESTTICO.
Para el analisis de filtraciones se us el paquete SEEP/W 2007 del GEOSTUDIO 2007.
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MODELAMIENTO DE LA PRESA TRONERA SUR
RESULTADOS DEL PROCESO DE FILTRACION DE LA PRESA TRONERA SUR
Se observa las lineas de flujo y su direccin, para este modelo se traz dos ejes verticales A y B,
para analizar el caudal infiltrado los cuales se describirn a continuacin:
EJE UBICACION CAUDAL FILTRADO (m3/s)
A MITAD DE LA PRESA 3.3E-5
B FINAL DE LA PRESA 2.03E-5
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Con el modelo de filtracin obtenido se procedio a analizar la estabilidad del tald, mediante el
mtodo de Spencer ya que es el ms estable numericamente y la forma de falla puede ser
cualquier superficie. Se utilizo el programa SLOPE/W del paquete de GEOSTUDIO 2007 para el
analisis de estbilidad de talud.
Estabilidad de talud con filtraciones TALUD 2.5H:1V - Anlisis Esttico
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Estabilidad de talud con filtraciones TALUD 2.5H:1V - Anlisis Seudoestatico.
Estabilidad de talud con filtraciones TALUD 2.0 H:1V - Anlisis Esttico
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Estabilidad de talud con filtraciones TALUD 2.0H:1V - Anlisis Seudoestatico.
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Los resultados del analisis de estabilidad de la presa se muestran a continuacin:
TALUD AGUAS ARRIBA TALUD AGUAS ABAJO
ESTATICO 2.58 1.59
SEUDOESTATICO 1.28 1.01
Los factores de seguridad mnimos para el analisis de estabilidad de presas de tierra, cumplen
segn lo establecido por la US Army Coprs of Enginneers.
Del mismo modo se utiliz el programa SIGMA/W del paquete GEOSTUDIO 2007 para hallar el
asentamiento inmediato para una situacin proceso constructivo inmediato de la presa TRONERA
SUR.
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Asentamiento vertical de la presa (11 cm).
BIBLIOGRAFIA.
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