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• Hatsumi V. Paucar Alva

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DISEÑO DE PRESAS DE TIERRA

SEDIMENTOS EN EMBALSES

UNASAM

Contenido SEDIMENTOS EN EMBALSES ............................................................................................... 2 1. ESTIMACION DEL PESO ESPECÍFICO DE LOS SEDIMENTOS DEPOSITADOS ...................................................................................................................... 2

2.

3.

1.1.

Criterio de E.W. Lane y V.A. Koelzer .................................................................. 3

1.2.

Criterio de C.R.Miller .............................................................................................. 4

DETERMINACION DE LA APORTACION DE SEDIMIENTOS DE LA CUENCA 6 2.1.

Valores obtenidos en base a mediciones en embalses en U.S.A .................. 6

2.2.

Relación Laugheim y Schumm ............................................................................. 6

2.3.

Método ..................................................................................................................... 7

2.4.

Fórmula Empírica de Namba ................................................................................ 8

ESTIMACION DE LA EFICIENCIA DE RETENCIÓN DEL EMBALSE .................. 9 3.1.

Criterio de C.B. Brown ........................................................................................... 9

3.2.

Criterio de G.M. Brune ........................................................................................... 9

4. SIMULACION DE LA PERDIDA DE CAPACIDAD DEL EMBALSE DEBIDO A LA SEDIMENTACION, A BASE A LA EFICIENCIA DE RETENCION ........................ 10 5.

RESUMEN GENERAL ................................................................................................. 13 5.1.

Peso específico de los materiales depositados ............................................... 13

5.2.

Aportación de sedimentos a la cuenca ............................................................. 13

5.3.

Eficiencia de retención en el embalse ............................................................... 13

5.4.

Pérdida de capacidad por sedimentación......................................................... 13

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SEDIMENTOS EN EMBALSES

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SEDIMENTOS EN EMBALSES CUADRO N°01 DATOS OBTENIDOS DE LA CUENCA TECLLOCOCHA PARAMETROS

VALORES 1.32 4.60 1.61 3.11 4900 4350 4647.54 550 297348.04

1. ESTIMACION DEL PESO ESPECÍFICO DE LOS SEDIMENTOS DEPOSITADOS

CUADRO Nº 02 TABLA DE PESOS ESPECÍFICOS PROMEDIO Tamaño de los Granos

Arcilla Limo Arena Arena mal graduada y Grava

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Peso específico Contenido sumergido en Kg/m3 % Minino

Máximo

480 880 1360 1520

960 1200 1600 2080

50 30 15 5

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SEDIMENTOS EN EMBALSES

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Criterio de E.W. Lane y V.A. Koelzer

Cuando el sedimento está compuesto por una mezcla de materiales, entonces la ecuación se transforma en:

Dónde:

(kg/m3)

CUADRO Nº 03 CONDICIONES DE EMBALSE Condiciones del Embalse

Arena w1 1,490

Limo k1 0

w2 1,040

Arcilla k2 91.3

w3 480

k3 256

Sedimentos siempre sumergidos Embalse 1,490 0 1,185 43.2 737 171.4 moderadamente vacío Embalse 1,490 0 1,265 16 961 96.1 considerablemente vacío Embalse normalmente 1,490 0 1,314 0 1,249 0 vacío Del cuadro N° 03, tomamos como Condición del embalse: SEDIMENTOS SIEMPRE SUMERGIDOS

Con los datos del cuadro N° 03 reemplazando tenemos 

Para T= 1 año



Para T= 20 años

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

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Para T= 50 años

1.2.

Criterio de C.R.Miller

[

]

Dónde:

CUADRO Nº 04 CONDICIONES DE EMBALSE Tipo de Embalse Sedimentos siempre sumergidos

Arcilla (w1) 416

Limo (w2) 1120

Arena (w3) 1552

Embalse moderadamente a considerablemente vacíos

560

1136

1552

Embalses normalmente vacíos Sedimentos del fondo de los ríos

640 960

1152 1552

1552 1552

CUADRO Nº 05 CONDICIONES DE EMBALSE Tipo de Embalse Sedimentos siempre sumergidos Embalase normalmente a considerablemente vacíos Embalses normalmente vacíos

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Valores de K Arena Limo Arcilla 0 91.3 256.3 0 28.8 134.6 0

0

0

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Del cuadro N° 04 tomamos como Condición del embalse: sedimentos siempre sumergidos:

Del cuadro N° 05 tomamos como Condición del embalse: sedimentos siempre sumergidos:

Remplazando los valores correspondientes en la ecuación: [

]

Para los años 1, 20 y 50.



Para T= 1 año [





]

Para T= 20 años [

]

[

]

Para T= 50 años

Para el cálculo del Wt tomaremos el promedio de los años calculados anteriormente

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2. DETERMINACION DE LA APORTACION DE SEDIMIENTOS DE LA CUENCA 2.1.

Valores obtenidos en base a mediciones en embalses en U.S.A Aportación promedio = 210 Ton/km2/año 

⁄

⁄

(

)

Aportación máxima =567000 kg/km2/año* (

)

Aportación máxima = Usaremos para el cálculo el promedio de los dos valores anteriores:

2.2.

Relación Laugheim y Schumm

Dónde:

La precipitación efectiva media anual es:

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FIGURA Nº 01

Remplazando los valores obtenemos:

Con este valor de precipitación y de la figura N ° 01 obtenemos una aportación de sedimentos anual de ton/km2/año. Aporte se sedimentos será:

⁄

2.3.

⁄

(

)

Método CUADRO Nº 06 PARÁMETRO PARA HALLAR W Parámetros para hallar 1.06

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Hallando la producción de sedimentos ⁄

Remplazando los valores correspondientes obtenemos:

2.4.

Fórmula Empírica de Namba

Utilizaremos el promedio de los cuatro criterios expuestos.

Volumen de sedimentos aportados anualmente

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SEDIMENTOS EN EMBALSES

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3. ESTIMACION DE LA EFICIENCIA DE RETENCIÓN DEL EMBALSE 3.1.

Criterio de C.B. Brown Brown, desarrolló una curva relacionando C/A (capacidad –área de cuenca) y la eficiencia de retención (ER). La curva se muestra en la figura (c) y está representada por la ecuación siguiente:

[

( ⁄ )

]

C = capacidad total del embalse, 0. 25en Hm3 A = Área de la cuenca 1.32 Km2 K = coeficiente numérico con los valores siguientes 0.046 para curva envolvente inferior 1.0 para curva envolvente superior 0.1 para curva de diseño

[

3.2.

(

⁄

)

]

Criterio de G.M. Brune

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FIGURA Nº 02

En la figura N° 02y utilizando la curva media P/embalses normalmente llenos encontramos que la eficiencia de retención de sedimentos:

Se tomará el promedio de los dos criterios

4. SIMULACION DE LA PERDIDA DE CAPACIDAD DEL EMBALSE DEBIDO A LA SEDIMENTACION, A BASE A LA EFICIENCIA DE RETENCION Al simular la pérdida de capacidad de un embalse, debido a la sedimentación, teóricamente, la eficiencia de retención, decrecería progresivamente, con la pérdida de almacenamiento del vaso, sin embargo, no es práctico analizar la simulación para periodos menores a 10 años, por los errores que pueden inducir Para efectuar lo anterior se construye una tabulación, cuyas columnas se describen a continuación. Utilizamos los dos criterios anteriores de

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cálculo de la eficiencia de retención, para efectuar la simulación de pérdida por capacidad.

Área de la cuenca =1.32 km2 Capacidad total inicial (C), en Hm3 = 0.25 Escurrimiento promedio anual (E), en Hm3 = 0.3 Aportación anual de sedimentos (As), en Ton o M3 = 588.7m3 Capacidad final del embalse, comúnmente el 80% de la capacidad total

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SIMULACION DE LA PERDIDA DE CAPACIDAD POR SEDIMENTACION E = 0.3

N°

Hm3

CAPACIDAD RELACION C (Hm3) C/E

A= 1.32 RELACION C/A INCICE DE (Hm3/Km2) SEDIMENT.

1.00

0.25

0.83

0.19

2.00

0.23

0.75

0.17

3.00

0.20

0.67

0.15

4.00

0.18

0.58

0.13

5.00

0.15

0.50

0.11

6.00

0.13

0.42

0.09

7.00

0.10

0.33

0.08

8.00

0.08

0.25

0.06

9.00

0.05

0.17

0.04

10.00

0.03

0.08

0.02

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km2

C= 0.25

Hm3

volumen =

581.21

EFICIENCIA DE RETENCION APORTACION REAL INCREMENTO AÑOS PARA VALOR ANUAL DE SEDIMENTOS DE VOLUMEN % EL LLENADO PROM. TON. m3 (Hm3) 99.12 0.025 98.87 574.61 43.51 98.61 0.025 98.53 572.64 43.66 98.44 0.025 98.38 571.79 43.72 98.32 0.025 98.18 570.63 43.81 98.04 0.025 97.90 568.98 43.94 97.75 0.025 97.60 567.23 44.07 97.44 0.025 97.21 564.99 44.25 96.98 0.025 96.68 561.91 44.49 96.38 0.025 94.33 548.23 45.60 92.27 0.025 TOTAL 397.05

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5. RESUMEN GENERAL 5.1.

Peso específico de los materiales depositados

5.2.

Aportación de sedimentos a la cuenca

5.3.

Eficiencia de retención en el embalse

5.4.

Pérdida de capacidad por sedimentación

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