DISEÑO DE BOCATOMA Nº 01 (de barraje fijo)

PROYECTO: MEJ. DE LA INFRAESTRUCTURA DE RIEGO CANAL TUYUSIBE-SOQUESANELUGAR: QDA. "QUELACAHUA" UBICACIÓN: 0+000KM DEL CANAL "TUYUSIBE"

1.- Consideraciones generales en el diseño de la Bocatoma en la Qda. "Quelacahua":

a) Debido a la falta de información hidrometereológica en la zona, el caudal de diseño se ha determinado mediante métodos empíricos e hidrológicos como la Formula Racional con el cual se realizarán el dimensionamiento las estructuras que componen la Bocatoma. Ver Estudio Hidrológico del proyecto.

b) Debido a la pendiente fuerte de la quebrada se diseñará la bocatoma para un resalto del tipo barrido, dado que no se consigue la sumergencia por el tipo de flujo supercrítico aguas abajo

2.- Cálculo de las Caraterísticas del Riachuelo "Quelacahua"Datos de entrada:

Q = 5.500 m3/s Caudal Máxima Avenida calculado, Tr=50 años.n = 0.060 Rugosidad de ríoS = 0.1073 Pendiente promedio del lecho de quebrada "Quelacahua"

Lo = 8.000 m Ancho de cauce de Quebrada "Quelacahua"

dn = 0.297 m Tirante normalA= 2.375 m2 AreaP = 8.594 m Perímetro mojadoR= 0.276 Radio hidraulicoV= 2.316 m/s Velocidad

hv= 0.273 m Altura de velocidad

2.- Dimensionamiento de la Ventana de Captación

Qc= 0.080 m3/s caudal de captaciónL= 0.400 m ancho ventana de captación asumido

hL= 0.100 m altura libre

a) Sí trabaja como orificio ahogado

Cd= 0.650 m Coeficiente de descargah= 0.300 m altura ventana de captación

21

321

SARn

Q

Ldc hh

HgHACQ 2

;2..

Ldc h

hghLCQ

22...

b) Sí trabaja como vertedero

h= 0.250 m altura ventana de captación

3.- Altura de barraje

Co= 3787.168 m Cota del lecho del río aguas arriba del barrajeho = 0.400 m altura del umbral del vertedero de captación

h = 0.250 m altura de la ventana de captación calculadoCc= 3787.918 m Cota de la cresta del barrajeP= 0.750 m altura del paramento aguas arriba

4.- Dimensionamiento del barraje

a) Descarga sobre el vertedero

Q = 5.500 m3/s Caudal de Máxima AvenidaLo = 8.000 m ancho de la Cresta

P= 0.750 m altura del paramento aguas arribaC= 2.177 Coeficiente de descarga calculado

Hd= 0.464 m Carga de diseño sobre el vertederoP/Hd= 1.617

Q= 5.500 m3/s Verificación de descargaVo= 0.566 m/s VelocidadHa= 0.016 mHe= 0.480 m

23

.. do HLCQ

32

84.1

L

Qh c

Ha

HeHd

P

Co

P.T.(5)

Ccresta(4)X

Y5-Y6

Y

R2

(3)

(2)

R1

(1)

(6)

Y5-Y6Tan

R3.Sen

R3.Cos

R3

C1R3.(1-Cos(7)

YHdX 85.085.1 .2Línea de Energía

Ecuaciones para el coeficiente de descarga C, Según Gehy (1982) en función de larelación P/Hd, donde P es la altura del paramento de aguas arriba, y H d la carga de diseño sobre el vertedero, siendo válido si Hd = He del Cimacio.

b) Perfil de la cresta del vertedero del barraje

Y = 0.961 X1.85 Ecuación general del perfil;z = 1.50 m Talud aguas abajo del barraje

Punto de Tangencia, P.T.(x,y,Cota): x y Cota0.315 0.114 3,787.804

Entrada a la cresta del barraje: Valores de las coordenadas para la cresta del barraje:R1= 0.093 m x y CotaR2= 0.232 m 0.000 0.000 3787.918

0.282Hd= 0.131 m 0.100 0.014 3787.9040.175Hd= 0.081 m 0.200 0.049 3787.869

0.300 0.104 3787.8140.400 0.176 3787.7420.315 0.114 3787.804 P.T.

Curva de Enlace entre el perfil y el solado

a = 33.690 ºR = 0.696 mT = 0.211 mTx= 0.175 mTy= 0.117 m

85.0

85.1

50.0dH

XY

1.50

c) Cálculo del nivel máximo y longitud del colchón disipador

Ho= 1.214 m Nivel máximoBL= 0.400 m Borde libre

Altura Muro= 1.650 m Ho+BL

Por Bernoulli y continuidad entre O y 1:

Datos:Q= 5.500 m3/s Caudal de Máxima AvenidaP= 0.750 m3/s altura del paramento aguas arriba

Hd= 0.464 m Carga de diseño sobre el vertederoVo= 0.566 m/s Velocidad en la crestaLo = 8.000 m Ancho de la CrestaCo= 3787.168 m Cota del lecho del río aguas arriba del barrajeCn= 3787.168 m Cota aguas abajo del río

r= 0.000 m Altura en la que se debe profundizar el colchón o PozaC1= 3787.168 m Cota de la Poza de disipaciónd1= 0.157 m Tirante al pie del barraje, conjugado menorV1= 4.375 m/s Velocidad al pie del barrajeF1= 3.520 Número de Froude

hfEEo 1

g

Vhf 2

1.02

1

fo

do hg

VdC

g

VHPC

22

21

11

2

R=

1.5H

Ty

Tx T

1

d2= 0.708 m Tirante conjugado mayor

0.708 > 0.297 ;d2 > r+dn ; Se presenta un resalto barrido

El resalto es barrido y la longitud del resalto es igual a la longitud del colchón o cuenco amortiguador.

Longitud del colchón disipador:

Según Schoklitsch:

Ld= 2.756 m

Según Safranez:

Ld= 3.319 m

Según U.S. Bureau Of Reclamation:

Ld= 2.834 m

Según Silvester:

Ld= 3.897 m

Valor Promedio:

Ld= 3.250 m Valor usado en el diseño

5.- Control de la filtración - Método de Lane

Longitudes:

Lv= 3.100 m Longitud de contactos verticales o que hacen un ángulo mayor de 45º con la horizontal.

1

2

3

))(65( 12 ddLd

2.4 dLd

11..6 FdLd

4

g

dV 12

1211

2

2

4

d +

2

d- = d

01.111 )1(75.9 FdLd

LH= 7.301 m Longitud de contactos horizontales o que hacen un ángulo menor de 45º con la horizontal.

LP= 5.534 m longitud total de la fundación de recorrido del agua

C= 3.000 Coeficiente de Lane que depende del terreno, Ver Tabla 01Z= 0.505 m Diferencia de carga hidrostática entre la cresta del barraje y

uña terminal de la poza de disipación.Lw= 1.516 m Longitud del camino de percolación

Lp > Lw ; Satisfactorio, Ok!

C C(Bligh) (Lane)

Arena fina y limo 18 8.5Arena fina 15 7.0Arena gruesa 12 6.0Gravas y arena 9 4.0Bolonería, gravas y arena 4 - 6 3.0Arcilla 6 - 7 1.6 - 3

6.- Enrocado de protección o Longitud de Escollera (Le)

Le = Lt - LcDonde:

Db: altura comprendida entre la cota de la cresta y cota de salida aguas abajoq: Caudal por metro lineal de vertederoDr: altura comprendida entre la cota de la cresta y el nivel de aguas abajoC: Coeficiente de Bligh, Ver Tabla 01

Lt 2.406 mLc 2.020 mC 5 Coeficiente de Bligh

Le = Lt - Lc 0.400 m Longitud de escollera

Tabla 01 Valores del coeficiente C para los métodos de Bligh y Lane

0.005 á 0.010.1 á 0.250.5 á 1.0

(en mm)Tamaño de grano

Lecho del Cauce

VH

p LL

L 3

q*DbC67.0Lt

DrC60.0Lc