Analisis de Un Embalse

7/23/2019 Analisis de Un Embalse

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ANALISIS DE UN EMBALSE

La regulacin fuvial a travs de embalses y derivaciones a sido motivada !ordiversos ob"etivos# entre otros# el control de avenidas# el abastecimiento deagua y la !roduccin de energ$a elctrica%

Se denomina embalsea la acumulacin de agua producida por una obstruccin en el lecho

de un ro o arroyo que cierra parcial o totalmente su cauce. La obstruccin del cauce puede

ocurrir por causas naturales como, por ejemplo, el derrumbe de una ladera en un tramoestrecho del ro o arroyo, la acumulacin de placas de hielo o las construcciones hechas por

los castores, y por obras construidas por el hombre para tal fin, como son las presas.

Los embalses generados al construir una presa pueden tener la finalidad de:

regular el caudal de un ro o arroyo, almacenando el agua de los perodos hmedos

para utilizarlos durante los perodos ms secos para el riego, para el abastecimiento

de agua potable, para la generacin de energa el!ctrica, para permitir la na"egacino para diluir poluentes. #uando un embalse tiene ms de un fin, se le llama de usos

mltiples$

contener los caudales e%tremos de las a"enidas o crecidas. Laminacin de a"enidas$

crear una diferencia de ni"el para generar energa el!ctrica, mediante una central

hidrol!ctrica$

crear espacios para esparcimiento y deportes acuticos.

&ero al represar un rio y crear una laguna, se cambia profundamente la hidrologa delsistema flu"ial. Se producen cambios dramticos en el flujo, la calidad, cantidad y el uso

del agua, los organismos biticos y la sedimentacin de la cuenca del rio. 'n el aspectofauna los peces y moluscos sufren debido a los cambios en el flujo y la calidad del agua.

#ambia la distribucin de de las especies y los modelos de reproduccin de los peces. (ay

p!rdida de hbitat.

'n cuanto al manejo de la cuenca hidrolgica se incrementa la presin sobre las reas altasencima de la represa. )ambi!n se incrementa la degradacin ambiental al disminuir la

calidad del agua.

*+'L'S #--#)'+S)+#/S '* 0* '12-LS'

Los principales son 3en orden creciente4:

*i"el mnimo minimorum: es el ni"el mnimo que puede alcanzar el embalse$ coincide conel ni"el mnimo de la toma situada en la menor cota.


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*i"el mnimo operacional: es el ni"el por debajo del cual las estructuras asociadas al

embalse y la presa no operan u operan en forma inadecuada.

*i"el medio. 's el ni"el que tiene el 567 de permanencia en el lapso del ciclo decompensacin del embalse, que puede ser de un da, para los peque8os embalses, hasta

perodos plurianuales para los grandes embalses. 'l perodo ms frecuente es de un a8o.

*i"el m%imo operacional: al llegarse a este ni"el se comienza a "erter agua con el objeti"o

de mantener el ni"el pero sin causar da8os aguas abajo.

Nivel del vertedero% Si la !resa dis!one de un solo vertedero libre# el nivel de lasolera coincide con el nivel m&'imo o!eracional% Si el vertedero est& e(ui!adocon com!uertas# el nivel de la solera es in)erior al m&'imo o!eracional%

Nivel m&'imo normal* al llegarse a este nivel la o!eracin cambia de ob"etivo yla !rioridad es garanti+ar la seguridad de la !resa% En esta )ase !ueden ocurrirda,os aguas aba"o- sin embargo# se intentar& minimi+ar los mismos%

Nivel m&'imo ma'imorum* en este nivel ya la !rioridad absoluta es laseguridad de la !resa# dado (ue una ru!tura ser$a catastr.ca aguas aba"o% Semantiene el nivel a toda costa- el caudal descargado es igual al caudal (ueentra en el embalse%

/AS0 DE ALMA1ENAMIEN20

1a!acidad de un Embalse 3333 E'!resada !or el volumen de agua contenidaen su vaso de almacenamiento !ara una altura dada da la !resa y de sualiviadero%

1a!acidades vol4menes caracter$sticos de un embalse*

3 /olumen de crecidas o avenidas# es el volumen com!rendido entre elnivel m&'imo o!eracional y el nivel m&'imo normal% Este volumen# comosu nombre lo dice# se utili+a !ara reducir el caudal vertido en lasavenidas# !ara limitar los da,os aguas aba"o%

3 /olumen 4til# el com!rendido entre el nivel m$nimo minimorum y el nivelm&'imo o!eracional%

3 /olumen muerto o o capacidad de azolves# de.nido como el volumenalmacenado asta alcan+ar el nivel m$nimo minimorum% Es el volumen

(ue debemos dis!oner en el vaso !ara almacenar los sedimentos%

5El !er$odo (ue tarda en colmarse esta ca!acidad# constituye la vida 4til delembalse y se estima !ara proyectos!e(ue,os en unos 67 a,os y !ara losgrandes !royectos !ara unos 877 a,os%9

10NSIDE:A1I0NES ;A:A LA SELE11I


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3 El vaso natural debe tener una adecuada ca!acidad# la (ue es de.nida!or la to!ogra)$a% Se debe buscar obtener la mayor relacin entre aguaalmacenada a volumen de !resa%

3 La geolog$a debe anali+arse desde el !unto de vista de la .ltracin delleco del embalse estudiando )allas# contactos y .suras% Las .ltraciones

ocasionan no solamente !rdidas de agua# sino tambin ascenso delnivel )re&tico dando lugar a cambios en las condiciones de los suelosadyacentes%

3 Las me"ores condiciones !ara un embalse las dan suelos arcillosos osuelos )ormados !or rocas sanas# y las !eores los suelos limo3arenosos%Si las .ltraciones son muy grandes# casi seguro (ue el vaso to!ogr&.conatural no es )actible !ara el almacenamiento% Si resulta econmico# se!uede im!ermeabili+ar el vaso%

3 La estabilidad de los taludes del embalse debe ser anali+ada# !uesto (uecuando el embalse est& lleno no se !resentan serios !roblemas# !erostos surgen al ocurrir descensos en los niveles del agua y

es!ecialmente si son s4bitos%3 Es necesario acer el aval4o de los terrenos a inundar% El costo de

com!ra de los terrenos no debe ser e'cesivo% El &rea del embalse nodebe tener en lo !osible v$as im!ortantes ni edi.caciones derelocali+acin costosa

3 La calidad del agua embalsada es im!ortante y debe ser satis)actoria!ara el uso !royectado% Los a!ortes de agua de la cuenca idrogr&.cadeben ser su.cientes durante los !er$odos de lluvia !ara llenar elembalse y !oder su!lir la demanda durante !ocas de se(u$a- en otrocaso# ay (ue estudiar la !osibilidad de trasvases%

3 El im!acto ambiental y social tanto aguas arriba como aguas aba"o debe

considerarse y evaluarse%3 La lim!ie+a de la +ona del embalse !uede resultar costosa y debe

considerarse a )avor o en contra de un !royecto% Materias fotantes#&rboles# y otros desecos !ueden ser causa de !roblemas en el)uncionamiento de las obras y en la e'!lotacin del embalse% La oyaidrogr&.ca debe !resentar !ocos s$ntomas de erosin%

1A:A12E:=S2I1AS DEL SI2I0 DEL EMBALSE

:e(uisitos m$nimos* Sitio de !resa* angosto# estable# so!orte de las )undaciones#

im!ermeable# otras%

Buena ca!acidad* grandes vol4menes almacenados%

1uenca abastecedora con !oca !roduccin de sedimentos%


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1alidad de las aguas !tima !ara los .nes !ro!uestos%

Ba"as !rdidas !or in.ltracin%

1on sitios a!tos !ara la colocacin de tomas y vertederos%

Sin !resencia de +onas desli+ables%

/AS0 DE ALMA1ENAMIEN20

1alculo de la ca!acidad*

8> Una ve+ obtenidos los !lanos levantados del vaso de almacenamiento%

?> Se ."a el sitio de !resa%

@> 1ota de )ondo del r$o%

> 1on la ayuda de un !lan$metro se miden las &reas abarcadas !or cadacurva de nivel%

6> ;ara obtener el volumen almacenado entre curvas o !arcial se calculanlas semisumas de las &reas entre curvas y se multi!lican !or el intervaloentre cada curva C>%

> Si se reali+a el acumulado del vol% ;arcial se obtiene el vol% almacenado

!or cotas o alturas sobre el )ondo del r$o%

2odos estos cm!utos se anotan en un cuadro similar al (ue se muestra acontinuacin*

Alturamts

Cota

m.s.n.m

Lectura

Planim.

Constantes reas

Has.

Volmenes

parciales

Volmenes

acumulados

1on los datos del cuadro dibu"amos las curvas de ca!acidades y de &reas# lascuales nos !ermitir&n conocer gr&.camente los vol4menes ca!aces de seralmacenados en el sitio y las &reas (ue ser&n inundadas !ara cual(uier alturade la !resa%


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10NS2:U11I Se dibu"a tambin las &reas inundadas# usando sentido contrario a lacurva de vol4menes !ara evitar con)usiones al usar el gr&.co%

Altura

m.

Cota

m.s.n.m.

reas

Ha

Aprom.

Ha

Vol.

parciales

Vol. Acum

3 3

A


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:E;:ESEN2A1I0N DE L0S NI/ELES 1A:A12E:IS2I10S DE UN EMBALSE


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1U:/AS DE A:EA3 1A;A1IDAD3 ELE/A1I0N


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1AUDALES 1A:A12E:=S2I10S DE UN EMBALSE

9 Caudal frme% Es el caudal m&'imo (ue se !uede retirar del embalse enun !er$odo cr$tico% Si el embalse a sido dimensionado !ara com!ensar

los caudales a lo largo de un a,o idrolgico# generalmente se consideracomo !er$odo cr$tico al a,o idrolgico en el cual se a registrado elvolumen a!ortado m$nimo% Sin embargo# e'isten otras de.niciones !arael !er$odo cr$tico tambin ace!tadas# como# !or e"em!lo# el volumenanual de a!orte $drico su!erado en el G6H de los a,os# (ue es unacondicin menos cr$tica (ue la anterior%

9 Caudal regularizado% Es el caudal (ue se !uede retirar del embalsedurante todo el a,o idrolgico# asociado a una !robabilidad%

DISE0 DEL EMBALSE

1onsiste en la determinacin del tama,o del almacenamiento incluyendo elvolumen muerto# el 4til# las !rdidas# volumen de o!eracin# volumen )or+adoy el borde libre%

SI2UA1I0NES 0;E:A1I0NALES DE UN EMBALSE

9 Situacin ormal!!revalece la mayor !arte del tiem!o%

9 Situacin de e"ceso de agua!durante las avenidas*

9 Atencin o prealerta!!reci!itaciones intensas en la cuenca# nivelin)erior al normal%

9 Alerta!El nivel su!era al normal# descarga o alivio !or vertedero odescarga de )ondo> su!erior al caudal ecolgico !ero in)erior al caudal(ue !udiera causar da,os aguas aba"o%

9 Alarma!Descarga de caudales im!ortantes a .n de !reservar laintegridad )$sica de la !resa% Evacuacin de ciertas &reas# intervencinde)ensa civil%

9 #mergencia Aguas a$a%o!El nivel alcan+o el nivel m&'imo o!eracional!or lo (ue se reali+a la !royeccin de )uturas descargas# aun envol4menes menores al (ue ingresa al embalse !ara mantener su nivel%Alerta en la !oblacin


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9 #mergencia por la seguridad de la presa!Nivel m&'imo ma'imorun%;eligro !ara la estructura% Descarga del mismo caudal (ue ingresa%Da,os aguas aba"o%

9 #scasez de agua!abastecimiento solo de !rioridades en el uso#algunos usuarios no !odr&n dis!oner del recurso

0;E:A1I


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Vsale K caudales de demanda# vertimiento# !rdidas durante un !er$odo dado%Las !rdidas en el embalse !ueden ser !or eva!oracin o !or .ltracin%

DV = Vf -Vi

Vf K almacenamiento al .nal del !er$odo

Vi K almacenamiento al inicio del !er$odo

Algunas Premisas!

9 La o!eracin de embalses se ace !ara un ciclo )ormado !or el n4merode a,os !ara los cuales e'isten datos idrolgicos# datos de m$nimo ?7a,os>%

9 Se asume (ue el caudal (ue a ocurrido en el !asado se re!ite en el

)uturo%

9 2ericamente se !uede construir una !resa en cual(uier seccin de uncurso de agua !ero no siem!re resulta !r&ctico acerlo de modo (ueresulte segura# econmica y de ca!acidad su.ciente !ara su!lir lasnecesidades de los usuarios%

Se !uede dar el caso de (ue la demanda de agua e'ceda la ca!acidaddis!onible del vaso% En estos casos# toca !or e"em!lo# aumentar la altura de la!resa y a veces tambin se ace necesario la construccin de di(ues !araaumentar la ca!acidad de almacenamiento%

(eterminacin del volumen til

;ara determinar el volumen 4til del embalse se consideran los siguientescriterios*

J Se busca tener el embalse lleno la mayor !arte del a,o%

J La o!eracin del embalse se inicia consider&ndolo lleno al inicio del ciclo%

J El embalse se considera lleno cuando el volumen de almacenamiento es ceroy desocu!ado !ara un volumen igual al m&'imo valor absoluto%

J :ebose solo se !resenta cuando el embalse est& lleno y cuando el volumen(ue entra al embalse sea mayor (ue el volumen (ue sale del embalse%


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3Al .nali+ar la o!eracin del embalse se debe ce(uear (ue el almacenamientoal .nal de la o!eracin sea igual al almacenamiento al inicio de la o!eracin%Este im!lica (ue se siga con la o!eracin del embalse asta (ue logre el a"uste%

J El volumen 4til re(uerido es el mayor valor absoluto de la o!eracin delembalse% J El !er$odo critico es el n4mero de !er$odos de tiem!o desde (ue elembalse est& lleno asta (ue se desocu!a%

J La o!eracin del embalse se !uede acer !ara !er$odos semanales#mensuales# anuales# o multianuales# con la limitacin de (ue los a!ortesmedios del r$o al embalse en un !er$odo dado deben su!erar la demandamedia en el mismo !er$odo%

(eterminacin del volumen muerto del em$alse

;ara el dimensionamiento de embalses# se re(uiere contar con estimativossu.cientemente !recisos del ti!o# magnitud y variacin a travs del tiem!o deltrans!orte de slidos !or las corrientes de agua (ue llegan al embalse% Estain)ormacin es 4til !ara !lanear medidas de control de erosin en la cuenca delembalse y antici!ar los e)ectos de modi.caciones en la oya sobre la!roduccin de sedimentos% Es )recuente (ue la in)ormacin istrica sobretrans!orte de sedimentos sea muy de.ciente en cuanto a su calidad#re!resentatividad y duracin% En mucos casos no ay datos y la in)ormacindis!onible es la (ue se obtiene durante el tiem!o de estudio del !royecto% Este!roblema no es solo de 1olombia !ues tambin ocurre en !a$ses desarrollados%La ausencia de in)ormacin se traduce en la di.cultad !ara decidir sobre la)actibilidad de un !royecto# es!ecialmente cuando de!ende de la a!reciacincorrecta del acarreo de sedimentos al embalse%

Los )actores !rinci!ales (ue a)ectan el trans!orte de sedimentos a un embalseson*

J 1aracter$sticas idr&ulicas del cauce%

J 1aracter$sticas de los materiales del cauce%

J actores idrometeorolgicos (ue a)ectan el !roceso erosivo%

J actores to!ogr&.cos# es!ecialmente im!ortantes en +onas de monta,a (ueen combinacin generan crecientes r&!idas con alto !otencial de arrastre%

J actores geolgicos causantes de !roblemas# con )recuentes inestabilidadesde los taludes y ca,ones de los r$os y (uebradas% Estas inestabilidades generan


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la )ormacin de de!sitos de sedimentos !oco consolidados (ue a su ve+constituyen a!orte de sedimentos a los cauces%

J actores erosivos agravados !or re)orestacin%

J Mal mane"o de materiales sobrantes de obras de ingenier$a civil%

Las gravas .nas# arenas# limos y arcillas constituyen el mayor !orcenta"e desedimentos (ue contribuyen a la )ormacin del embalse muerto% El mayor!orcenta"e de a!orte de sedimentos se da cuando se !resenta una creciente enel r$o !or lo (ue los caudales m&'imos son los (ue se consideran !ara ladeterminacin del volumen muerto% Dos )ormas !ara calcular el volumenmuerto se van a considerar a continuacin# teniendo en cuenta si se tienen ono in)ormacin sobre caudal y sedimentos%

0;E:A1I


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6%

SembalsePMembalseFM +=

Calcular el volumen del r*o al fnal del mes.

% Si el /rea no es constante se promedian las /reas al principio yal fnal de mes y se repiten los c/lculos. #l /rea se puedeconseguir de la curva capacidad0/rea0elevacin conociendo elvolumen.

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