Aliviaderos MOPU
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Minist~ ~~Icas
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COMISIONINTERNACIONAL DEGRANDES PRESAS
DIRECCION GENERAL DE OBRAS HIDRAULlCAS
TRADUCCION Al
COMITE ESPAÑOL
ESPAAoL
OFRECIDA POR EL
COMITE NACIONAL ESPARoL DE GRANDES PRESAS
Madrid 1988
A LA EDICION EN CASTELLANO
PROEMIO
La Dirección General de Obras Hidráulicas de Obras Públicas y Urbanismo prosigue, con en castellano rea
.
del
previamente
tas"
presente emprendida
h1spanófonos.
Técnicos
del Ministerio la publicación :,':ic';;;:;';" '.é"i:~;:"'; ,,; c' ,.¡ Bo~eiplq':~~4~'~"4L'~V,IADEROS;", la ta.'" ",'.!;¡r""",;..,,-,""'" cC-"
los
de
informes
difundir.
entre
redactados
los
por
los
"presisComités
de ICOLD.
El tema analizado un informe especifico,
es, sin duda, sugestivo y merecedor porque no cabe duda de que acertar
de en
la concepción, proyecto, construcción y explotación de los aliviaderos es fundamental para garantizar la seguridad de las
presas
y lograr
los
objetivos
previstos
con su implanta-
ción. El Boletín
describe
con minuciosidad
los
aspectos
más re-
levantes que afectan a este tipo de estructuras y presenta un "est."ldo del arte" actualizado sobre una faceta tan interesante como es la relacionada con los problemas que ocurren cuando el te en los de los
agua circula aliviaderos.
aspectos
a altas velocidades, como es frecuenSe extiende, asimismo, en el análisis
relativos
a la
de estas estructuras. que son en un país como España donde, presas, coexisten en explotación das con algunas que tienen casi Al agradecer
su encomiable
explotación temas en el
y mantenimiento
de especial relevancia elenco de sus casi mil
las recientemente inauguraveinte siglos de antigUedad. labor
me complace
destacar
rigor y entusiasmo desplegado en la traducción colegiada ha realizado el Grupo de Trabajo de "Hidráulica de la sa",
del
el que Pre-
COMITE NACIONAL ESPAÑOL DE GRANDES PRESAS, que,
presidido y coordinado A. Baltanás, L. Berga.
por J.A. Herreras, está integrado por A. del Campo, L. Torrent y E. Valla-
r1no. Madrid, A.
Milla
Riera
General de Ixplot.aci6n
Mayo 1988
INDICE
pág PROLOGO 1
l.
INTRODUCCION
2.
ELECCION DEL TIPO
2
DE ALIVIADERO
2.1.
DIFERENTES TIPOS
DE ALIVIADEROS.
2.2.
FACTORES QUE INTERVIENEN
CLASIFICACION
EN LA ELECCION DEL 5
TIPO DE ALIVIADERO 2.2.1.
Estudios
2.2.2.
S1smicidad la
2.2.3.
emplazamiento
y fiabilidad
de 7
explotación
Duración cada
y cantidad
de los
vert.idos
a realizar 8
año
2.2.4.
Condiciones
2.2.5.
Tipo
2.2.6.
Condiciones
3.
5
de avenidas del
geomorfológ1cas de explotación
DE SUPERFICIE
COMPONENTES
3.2.
VERTEDERO LIBRE
12
3.2.1. 3.2.2.
Vertedero Vertedero
libre con compuertas
3.2.3.
Vertedero
mixto
3.6.1.
11
O CON COMPUERTAS. SOLUCION
MIXTA
3.5. 3.6.
11 11
3.1.
3.3. 3.4.
10 10
de presa
ALIVIADEROS
2
12 13 lS
EMBOCADURAS TIPOS Y DISPOSICION DE LAS COMPUERTAS.CAMPOS
15
DE APLICACION
17
RAPIDAS OBRAS DE RESTITUCION AL RIO y DISIPACION DE
21
ENERGIA
37
Introducción
37
pág
3.6.2.
Cuencos amortiguadores: accidentes. problemas. hidrodinámicos. subpresiones. vibración. cavitación.
3.6.3.
abrasión
Trampolines Erosiones.
3.6.4. 3.7. 4.
Ensayos
39
y mantenimiento
y láminas
vertientes.
Zampeados.
Problemas
Socavaciones. hidromecánicos
en modelo
PROTECCION CONTRA EL HIELO
ALIVIADEROS DE FONDOY SEMIFONDO
4.1.
COMPONENTES. CARACTERISTICAS
4.2.
FINALIDAD CARACTERISTICAS
4.2.1. 4.2.2.
Desagües Desagües
PRINCIPALES. 79 88
GENERALES DE LOS DESAGUES
88
de fondo de gran capacidad de restitución con regulación
de
90 90
caudales 4.3. COMPUERTAS y VALVULAS 4.3.1. Válvulas de control de desagües 4.3.2.
gran capacidad Compuertas de guarda
4.3.3.
de gran capacidad Compuertas y válvulas
de fondo
de
91 en los
desagües
de fondo
98 para
regulación
de
98
caudales BLINDAJES.
99
4.4.
CAVITACION.
4.5.
PROTECCION FRENTE A LOS CUERPOS FLOTANTES
4.6.
PROTECCION CONTRA EL ATARQUINAMIENTO
4.7.
PROTECCION FRENTE A LOS VORTICES
4.8.
OBRAS DE RESTITUCION
5.
CONSERVACION
y DISIPACION
DE ENERGIA
PROBLEMAS PARTICULARES DE LA CIRCULACION
5.2.1.
101 102 103 103
DEL AGUA
A GRANDES VELOCIDADES 5.1. CAVITACION: CONSIDERACIONES GENERALES. EJEMPLOS 5.2.
53 75 78 79
105
CARACTERISTICOS
105
DISMINUCION
106
Acabado prácticas;
DE LOS DAÑOS POR CAVITACION
de superficies; envejecimiento
limitaciones del
hormigón
106
pág
5.2..2.
Tratamiento
de las
superficies
t
revestim1entos
espec1ales 5.2.3. Aireación 5.3. ABRASION EN LOS ALIVIADEROS y DESAGUESDE FONDO. REVESTIMIENTOS ESPECIALES 5.3.1. 5.3.2.
Generalidades Abras1ón por
arrastres
5.3.3.
Abras1ón
sed1mentos
por
de fondo en suspensión
5.3.4. Revest1mientos protectores 5.4. DESPRENDIMIENTODE NITROGENOEN LAS SALIDAS
-109
115 127 127 128 130 133
6. CONSERVACIONy REPARACIONES
136 137
6.1.
CONSERVACION
137
6.2.
REPARACIONES
139
DE LOS ALIVIADEROS y DESAGUES
INDICE DE FIGURAS
l. 2. 3.
ALIVIADERO DE LA PRESA DE KARUN (IRAN)
ALIVIADERO DE LA PRESA DE KU-KUAN (TAIWAN) ALZADOS y SECCIONES TRANSVERSALESDE LOS ALIVIADEROS DE LA PRESA DE MORROWPOINT (U.S.A.) 4. PRESA DE ITAIPU (BRASIL). ALIVIADERO Y SUS COMPUERTAS 5. PRESA DE YOUSSEF BEN TACHFINE (MARRUECOS). ALIVIADERO DE SUPERFICIE 6. PRESA DE LA GRANDE2 (CANADA). ALIVIADERO 7. PRESA DE TARBELA (PAKISTAN). CUENCOSAMORTIGUADORESDE LOS TUNELES T3 y T4 8. PRESA DE MALPASO (MEXICO). ALIVIADERO. PLANTA Y PERFIL LONGITUDINAL
9. 10.
ALIVIADERO DE LA PRESA DE SIDI LIA) PRESAS P.K.
MOHAMEDBEN AOUDA (ARGE-
LE ROUX y HENDRIK VERWOERD(AFRICA DEL SUR)
ALIVIADERO PRItJCIPAL DE LA PRESA DE TARBELA (PAKISTAN) 12. SOBREPRESION PERMANENTE EN UNA SOLERA SOMETIDA A LA CAlDA DE UNA LAMINA VERTIENTE 11.
13. PRESA DE KARIBA (ZAMBIA-ZIMBABWE). VIADERO EN CARGA
SECCION POR EL ALI-
14. PRESA DE CABORA BASSA (MOZA}1BIQUE). DESAGUE DE MEDIO FONDO; SECCION LONGITUDINAL 15. PRESA DE SAINTE-CROIX (FRANCIA).
ALIVIADERO EN CARGA;
SECCION LONGITUDINAL - SECCION POR EL ALIVIADERO EN 16. PRESASDE CONTRAFUERTES
CARGA
17. PRESA DE ALDEADAVILA (ESPAÑA). SECCION POR LOS DESAGUES DE FONDO 180 PRESA DE P.K.
LE ROUX (SUDAFRICA).
DESAGUE DE FONDO Y
DETALLES DE LA COMPUERTADE REGULACION 190 ALIVIADERO EN TUNEL DE LA PRESA DE YELOWTAIL (U.S.A.). DISPOSICION GENERAL Y DETALLES DE LA AIREACION 200 ALIVIADERO DE LA PRESA DE UST ILIN
(URSS).
DISPOSICION
GENERALy DETALLE DE LA AIREACION 210 ALIVIADERO DE LA PRESA DE FOZ DO AREIA (BRASIL).
SICION GENERALy DETALLES DE LA AIREACION 22.
PRESA DE TARBELA (PAKISTAN).
TUNEL DE RIEGO NI 3
DISPO-
PROLOGO
El presente Comité
Nacional
Técnico
de
Jhonson, y L.
Boletín Francés
de
cuanto
Chervier,
preparado,
de Grandes
.'Hidráulica
por
la
el
resto
al
en representación Presas,
Presa"
se refiere
El correspondiente miembros del citado ejecutivas celebradas cutiva
fué
I
por
capítulo
de capítulos
para
el
del Comité
Blanchet y G. S, y por G. Post
C.
y Anexos.
borrador se comentó y perfiló por los Comité Técnico durante las reuniones en 1984, 1985 y 1986. La Comisión Eje)
de ICOLD aprobó
la versión
final
en 1986.
El texto original, en francés, fué comprobado por M. Carlier (Francia). mientras que la traducción inglesa se realizó por R. Chadwick y fué revisada por E.J. Beck y F.G. DeFacio El
(Estados
Unidos)
Presidente
necesaria
del
y C.P.
Comité
Roberts
Técnico,
(Africa M. Carlier
del
Sur).
procuró
coordinación.-
MIEMBROSDEL COMITE TECNICO DE HIDRAULICA DE LA PRESA. M. Carlier K.
Belbachir
E.
Curiel
F.G. J.
(Francia) (Argelia) (Venezuela}
DeFazio Knauss
Presidente
(Estados
Unidos)
(Alemania
Federal)
.
G. Marinier
(Canadá)
M. Mendl1uce N. Pinto A.
J.H. J.
(Brasil)
Alvarez
C.P. V.
(España) Rlbelro
Roberts Semenkov Sonu Tejada
M. Vercon
(Afr1ca (URSS)
(Corea) (Colombia) (Yugoslavia)
(Portugal) del
Sur)
la
INTRODUCCIQN
1.
En los riencia de
las
últimos en el
proyecto
grandes
'presas;
#
las
Presas
tionario este
sobre
púestas
los
Congresos
1978 .
de el
en
obras
Comité
por
de
todo
el
desagüe
Hidráulica
de
un cues-
relacionados
está
basada
poco
informes
expe-
de
mundo,
más importantes
publicación los
una notable l~s
desgraciadamente
y
en
con
las
res-
numeros-as
presentados
a
y
los
sin
últimos
de ICOLO.
diseño
problemas
de
al.iviaderos
muy complejos; completa
me las
principales
de lo~
proyectos
citada
encuesta
especi:\l
del
implica
este estado
modernos
del
por
a continuación,
una
resu-
del
El
alcance
global
de la
como contrapunto
a la
excluyeron a que
ser
deducen
a algunós
se
debido
pretender
de
se
limitado,
ejemplo
variedad
correspondiente,
de presas.
proporcionada
gran
sin
arte que
bastante
relevancia
una
i.nforme,
conclusiones fue
investigados; citan
ejecución
en
La presente
detalle,
revisión
y
aspectos
rec'ibidas,
El
se ha adquirido
de ICOLO distribuyo,
tema.
gran
decenios
de
los
habían
análisis
los
aspectos
puntos
sido
que
se
tratados
en
.
publicaciones
anteriores
dos
en este
informe:
ta
durante
la
ICOLO); lidad con
sibles;
27
azudes
y
los
reducidos-, ño de la
presas
dos
la
últimos en cuanto
forma
de
temas están
y dimensiones
no
serán
a tener
en cuen-
presa
(Boletín
48
la
estructuras
(Boletín
aliviaderos
algunos
-disipación
de
íntimamente de los
diques
en modelo
contiene
,,49
energía
y con
fu-
reducido.
comentarios
ligados
de
combinados
hidroelé~trica;
y estudios
de
y de su estabi-
explotación
central
comenta-
crecida
vertedero;
de energía publicación
tanto,
de la
ICOLO);
de la
disipación
lo
de las
de
estructuras
No obstante, bre
elección
detallado
(Boletín las
por
construcción
cálculo
ICOLO);
y,
so-
modelos el
dise-
aliviaderos.
El capítulo 2 comienza con una breve síntesis sobre los diferentes tipos de aliviadero, para examinar a continuación
1
,
los
factores
que intervienen
en la
selección
del
más adecua-
do; es decir: caudal máximo; carga hidráulica; duración y frecuencia de los vertidos cada año; tipo de presa; características geomorfológicas; capacidad de laminación y problemas de explotación. El elevado número y gran variedad de estos factores determinan gran diversidad de tipologÍas tanto de los aliviaderos como de sus equipos respectivos. Por mor de claridad el tinción entre aliviaderos
informe conserva la clásica de superficie y aliviaderos
.~isen
carga, de fondo y medio fondo. Con objeto de identificar y comentar sus problemas específicos, así como los aspectos más críticos que los conciernen, se ha dedicado un capitulo a cada tipo (3 y 4 respectivamente). Los capítulos ce el flujo del
5 y 6 se dedican a los problemas agua a altas velocidades (erosión
que produpor cavi-
tación y abrasió~; emisión de nitrógeno y medidas de precaución) así como a la conservación y reparación de los aliviaderos. En el
Anexo 1 se incluyen
que se utilizan a lo Anexo 2 se listan los
las
referencias
bibliográficas
largo del texto, mientras que en el países que contestaron a la encuesta
mencionada. Los modelos
de las
presas
que figuran
en este ,Boletin
acompañan, entre paréntesis, por el nombre provincia o región donde están situadas. 2.
ELECCION DEL TIPO
2.1.
* Reí.
(11.21,27,
clasificar 32.
país
y
la
DE ALIVIADERO
DIFERENTES TIPOS DE ALIVIADERO. Es habitual
del
se
101.
los 136.
CLASIFICACION.
aliviaderos 145.
148,
152,
en dos 153).
tipos
según
sea
la
posición
normal -
del
Aliviaderos
de superficie,
porque
balse vel
respecto
al
máximo nivel
embalse:
rizados
-
de su embocadura
el
se elimina
los
caudal con
más frecuentes,
'afluente
un ligero
caracte-
que no 'cabe
en el
aumento
de su máximo
o de fondo,
aqu~ilos
emni-
normal.
Aliviaderos posición
de medio
fondo,
muy por
debajo
está
del
citado
nivel
normal
cuya de
embalse.
Los aliviaderos de superficie se subdividen a su vez en otros dos tipos: al-iviaderos con compuertas y aliviaderos sin compuertas o de vertido libre. Como regla general el. flujo partir
es en lámina libre y se acelera de forma constante del umbral del aliviadero, situado en el extremo
aguas arriba; tipo dt" flujo y medios,
con
en algunos casos de aliviaderos puede ser en lámina libre para sección
de control
situada
a de
en túnel el caudales bajos
en el
umbral
del
aliviadero, mientras que para caudales altos, cercanos 'a su capacidad máxima de desagüe, la conducción puede entrar en carga, en toda su longitud o parcialmente, siend-o la sección de control un orificio o el túnel mismo. Normalmente la parte
a presión
corresponde
que constituye el primer es preciso aportar aire,
al
pozo
vertical
o muy inclinado
tramo del aliviade.ro, mediante la oportuna
mientras aducción,
que al
segundo tramo, donde se establece el régimen en lámina libre. Deben adoptarse las medidas necesarias para impedir que las bolsas de aire queden retenidas en los conductos, en el momento de su puesta en carga, con objeto de evitar variaciones indeseables de presión, así como reducciones de la sección
efectiva
En general, funcionan
de la los
en carga
conducción.
aliviaderos
sobre
de medio
una parte
- 3-
fondo, importante
o de
o sobre
fondo.
toda
la
longitud
trola,
casi
tremo
de sus
conducciones.
siempre,
mediante
de aguas
ocasiones
abajo
de la
se utilizan
El una
parte.
para
carga hidráulica o incluso sedimentos, después que el
mente
reducido
deben
ser
vez
de
de nivelo
evacuación
tuada tir
puesto
a nivel
En algunos presas
como
aliviaderos,
máximo
casos.
de hormigón. en las
la
válvula
trabaja
en el
libre, sido
en este
gran
capacidad
en de
de embalse
se utiliza
raramente.
es en lámina
en conductos se
embocadura
y el
pe-
caso
potencia-d.
de control
En
para eliapreciable-
capacidad
de la
~x-
con
su
válvula
con-
en presión.
no obstante, de
se
caudales,
en lámina embalse"ha
desagües que
situada
grandes
principalmente
proximida