Manual Pequenas Presas

8/3/2019 Manual Pequenas Presas

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Manual de diseoy construccinde pequeas presas

Volumen 1: Diseo Hidrolgico / Hidrulico. Versin 1.01 >


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Manual de diseo

y construccinde pequeas presas

Volumen 1: Diseo Hidrolgico / Hidrulico. Versin 1.01

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MANUAL DE DISEO Y CONSTRUCCIN DE PEQUEAS PRESASVOLUMEN 1: DISEO HIDROLGICO / HIDRULICOVERSIN 1.01

MINISTERIO DE VIVIENDA, ORDENAMIENTO TERRITORIAL Y MEDIO AMBIENTE (MVOTMA)

MINISTRA:Arq. Graciela Muslera

SUBSECRETARIO:Arq. Jorge Patrone

DIRECTOR GENERAL DE SECRETARA:Dr. Gerardo Siri

DIRECTORA NACIONAL DE VIVIENDA:A.S. Luca Etcheverry

DIRECTOR NACIONAL DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL:Ing. Agron. Manuel Chabalgoity

DIRECTOR NACIONAL DE MEDIO AMBIENTE:Arq. Jorge Rucks

DIRECTOR NACIONAL DE AGUAS:Ing. Jos Luis Genta

FICHA TECNICAPERSONAL TCNICO PARTICIPANTE EN EL PROYECTO

IMFIA DINAGUAIng. Rafael Terra Ing. Roberto Torres

Ing. Christian Chreties Ing. Rodolfo ChaoIng. Jimena Alonso Ing. Agrn. Lourdes BatistaIng. Federico Charbonier Ing. Javier AlgortaIng. Nicols Failache

Versin digitalhttp://www.mvotma.gub.uy/dinagua/manualdepequenaspresas

Segunda edicin, abril de 2011112 pp. 17 x 23 cm MVOTMA

Montevideo Uruguay

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Manual de diseo

y construccinde pequeas presas

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ndice del Manual:

presentacin .............................................................................................................. vii

0. intrODUccin ....................................................................................................... 1

1. etapas De Un prOYectO ..................................................................................... 7

1.1 Consideraciones generales......................................................................................... 81.2 Dimensionado del volumen de embalse ..................................................................... 131.3 Diseo hidrolgico-hidrulico de las obras de vertido................................................. 141.4 Otros aspectos vinculados al diseo, construccin y mantenimiento de las obras .... 15

2. DiMensiOnaDO DeL VOLUMen De eMBaLse..................................................... 19

2.1 Volumen de escurrimiento de la cuenca de aporte .................................................... 202.1.1 Datos necesarios para la aplicacin del modelo ..........................................202.1.2 Estructura del modelo .................................................................................. 26

2.2 Balance hdrico mensual en un embalse .................................................................... 27

3. DiseO De Las OBras necesarias ................................................................. 31

3.1 Aliviadero .................................................................................................................... 32

3.1.1 Determinacin de la Avenida Extraordinaria .................................................33 3.1.2 LaminadodelaAvenidaExtraordinaria-Clculosimplifcado ..................... 39 3.1.3 CaudalespecfcodelVertedero-Canal ....................................................... 44

3.1.4 Determinacin del Ancho del Vertedero-Canal ............................................ 453.2 Presa ..................................................................................................................... 45

3.2.1 Determinacin de la cota de coronamiento de la presa .............................. 45

aneXOs ...................................................................................................................... 47

a. MODeLO MensUaL De precipitacin escUrriMientO:MODeLO De teMeZ

.................................................................................................. 49A.1 Estructura del modelo ................................................................................................ 50A.2 Calibracin del modelo en uruguay ............................................................................ 53

A.2.1 Calibracin individual ................................................................................... 53A.2.2 Calibracin regional ..................................................................................... 55

A.3 Agua disponible de los suelos del uruguay ................................................................ 56A.4 Evapotranspiracin potencial en el uruguay .............................................................. 58A.5 Funcin objetivo, nmero de nash ............................................................................. 61A.6 Implementacin del modelo para la determinacin del escurrimiento ........................ 63

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B: iMpLeMentacin DeL BaLance HDricO De OFerta Y DeManDa De aGUa.. 65

c. MtODO raciOnaL Y DeL nrcs ......................................................................... 69

C.1 Introduccin .................................................................................................................70C.2 Mtodo racional ...........................................................................................................70 C.2.1 Conceptosbsicosydefniciones................................................................ 70

C.2.2 Clculo del caudal mximo y volumen de escorrenta ................................ 71C.3 Mtodo del NRCS ...................................................................................................... 71 C.3.1 Conceptosbsicosydefniciones................................................................ 71

C.3.2 Clculo de la tormenta de diseo ................................................................ 72C.3.3 Clculo del volumen de escurrimiento ......................................................... 73

C.3.4 Clculo del caudal mximo e hidrograma de crecida .................................. 75C.4 Simplifcacionesparaladeterminacindelcaudalmximo....................................... 76

D. LaMinaDO De Una creciente en Un eMBaLse ..............................................79

D.1 Ecuaciones de laminado ............................................................................................ 80D.2 Caudal de vertido ....................................................................................................... 82

e: eJeMpLO De cLcULO .......................................................................................... 85

E.1 Diseo del volumen a embalsar ................................................................................. 86E.1.1 Clculo del volumen de escurrimiento de la cuenca de aporte ................... 86E.1.2 Balance hdrico mensual en el embalse ..................................................... 90E.1.3 Satisfaccin de la demanda ......................................................................... 92

E.2 Diseo del aliviadero .................................................................................................. 93E.2.1 Estimacin del volumen de escorrenta y caudal mximode la avenida extrema ................................................................................................ 93E.2.2 Laminado de la avenida extraordinaria y determinacindel ancho del vertedero .............................................................................................. 95E.2.3 Determinacin de la cota de coronamiento .................................................. 96

BiBLiOGraFa .................................................................................................................. 99

resUMen De pasOs necesariOs para eLDiseO HiDrULicO HiDrOLGicO De peqUeas presas ...................................103

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Presentacin

En los ltimos veinte aos el crecimiento sostenido de la economa del Uruguayha tenido su reejo claroen el aumento de la cantidad de embalses que se construyen

confnesderiegodearrozyotroscultivos.Aprincipiosdelosnoventaeranpocomsde

doscientoslosembalsesconstruidosenelpas.Afnesde2010losproyectosdeestetipoinventariados en la DINAGUA eran 1.240.

Inevitablemente este crecimiento produjo por parte de los productores una

fuerte demanda de profesionales para realizar proyectos de presas, profesionales que se

encontraron en un principio con las herramientas usuales de la formacin de grado.

En el marco de una revisin de las distintas metodologas utilizadas en

el mundo para el diseo hidrolgico e hidrulico de pequeas presas, en las ltimas dosdcadas el Instituto de Mecnica de Fluidos e Ingeniera Ambiental (IMFIA) de la Universidad

de la Repblica junto a otras instituciones acadmicas y del Estado iniciaron investigaciones

especfcassobrelahidrologadepequeascuencas,adaptndolasespecfcamenteparael

clima, la geografa y los suelos del pas.Los resultados preliminares de estos estudios fueron parcialmente incorporados

al Manual de Diseo y Construccin de Tajamares de Aguada, que el Ministerio de GanaderaAgricultura y Pesca (MGAP) public en el marco del Programa de Produccin Responsable

(Garca Petillo et al., 2008).

A pedido de la DINAGUA y con el apoyo de la Direccin Nacional de

Meteorologa, el IMFIA actualiz recientemente la informacin bsica de sus investigaciones

y revis las metodologas publicadas en 2008. Con estos avances la DINAGUA publica ahora

esta primera versin del Manual, que complementa para pequeas presas lo publicado enaquel momento para tajamares de aguada.

La DINAGUA tiene el propsito de ampliar el alcance de este volumen dediseo hidrolgico e hidrulico de los represamientos a los aspectos estructurales de su

diseo, construccin y mantenimiento.

Por su parte la DINAGUA prev en el corto plazo actualizar los instructivos

para la presentacin de proyectos y supervisin de la construccin y vigilancia de las

obras, completando los requerimientos de informacin y estableciendo las competencias

profesionales mnimas, procurando facilitar su cumplimiento con un uso cada vez msintensivo de las orientaciones dadas en este Manual.

Se plantean adems dos medidas complementarias pero no menos importantes:

Por un lado se pone a disposicin en Internet una planilla de clculo con la

informacin bsica y la estructura de clculos armada de tal modo de facilitar la tarea del

profesional. De ningn modo se pretende con esto que el grado de automatizacin delproceso as logrado evite o desestimule la aplicacin del razonable criterio profesional.

Porelotro,laDINAGUApromovercursosdecapacitacinespecfcosdurantelos aos 2011 y 2012 para los profesionales en actividad, con la intencin de asegurar

la difusin de las metodologas descriptas, y al mismo tiempo recoger de la comunidad

profesional sus inquietudes al respecto.

Ing. Jos Luis Genta

Director Nacional de Aguas

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8 diseo y construccion de pequeas presas

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dimensionamientodelvolumendeembalse

2.2

2.2

00Introducci

n

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2 diseo y construccin de pequeas presas

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I

BL

0:

0 Introduccin

La demanda de agua se ha incrementado en los ltimos aos y lasrepresas aparecen como una herramienta econmicamente viable

para poder almacenar el agua en el invierno para usarla en el verano

cuando escasea. De esta manera las represas permiten satisfacerdicha demanda, frente a la imposibilidad de poder realizarlo mediante

unaobradetomaconelcaudalfrmedeuncursodeagua.

La Direccin Nacional de Aguas (DINAGUA), como entidad respon-

sable de la gestin de los recursos hdricos, publica este Manualcomo gua de diseo para los represamientos hidrulicos, en particu-lar con destino de riego.

El objetivo del Manual es disponer de una referencia tcnica que ase-gure la responsabilidad en el ejercicio profesional en la presentacin

del proyecto, la construccin y su seguimiento y la documentacinfnaldeobraterminada,ascomoenunacorrectavigilanciaymante-nimiento de las obras del aprovechamiento.

Enestevolumensepresentantodaslasmetodologasespecfcashidrulicas e hidrolgicas para el diseo del embalse y de las distin-

tas obras. Iniciando con un captulo resumen de todos los pasos aseguir, este volumen contina con un segundo captulo dedicado a ladescripcin del dimensionado del volumen til de agua a disponer enel embalse en funcin de la topografa del sitio elegido, de la oferta

de agua disponible y de la demanda de agua a satisfacer. Mediante

la evaluacin de este balance hdrico el proyectista determinar lasdimensiones bsicas de la obra hidrulica a proyectar, y el volumen

de agua por el que solicitar los derechos de uso.

ivto d emblss rgo. pss Uuguy sgvto DinaGUa.

300

600

900

1200

1500Cantidad / Ao

1009080706050403020100999897969594939291908988

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i

introduccion

0.

0

El tercer captulo est dedicado al diseo de las obras necesariasdesde el punto de vista de su seguridad, solamente en los aspectos

hidrulicos e hidrolgicos. Cubre en particular el diseo bsico delaliviadero, y su dimensionado como vertedero-canal.

mbto de lUnadefnicinclarayobjetivadelmbitodeaplicacindeesteMa-nual puede ser hecha por oposicin: Se puede aplicar al proyecto delos tajamares y de todas las presas, con excepcin de aquellas quepuedanencuadrarsecomoGranPresa,tomandoestadefnicindela Comisin Internacional de Grandes Presas (ICOLD1, por sus si-glas en ingls).

ElICOLDdefnecomoGranPresa2 a toda presa cuya altura seamayor de 15 metros (medida desde el punto ms bajo de su fun-dacin hasta el coronamiento) o bien la que teniendo entre 10 y 15metros de altura cumpla con alguna de las condiciones siguientes:

Largodecoronamientonomenorque500m

Volumendealmacenamientonomenorque1.000.000m3

Capacidaddedescarganomenorque2.000m3/s

Fundacionesespecialmentecomplicadas

Diseoinusual

El Manual desarrolla las siguientes metodologas de diseo para Ta- jamares y Pequeas Presas con el alcance mencionado y las limi-taciones adicionales que se indican a continuacin para cada caso:

1 ICOLD: International Commission on Large Dams. http://www.icold-cigb.net

2 Segnestadefnicin,existenmsde180proyectosdeGrandesPresasinventariados en el Uruguay

ctdd de press or altur. press e Uruguy seg vetroDinaGUa.

34

H < 3 3 a 5 5 a 7 7 a 10 10 a 15 H > 15

Cantidad / Altura (m)

100

200

300

400

500

90

288

482

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4 diseo y construccin de pequeas presas

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0:

1. Dimensionado del volumen a embalsar.

La metodologa que se presenta para el diseo hidrolgico-hidrulicodel volumen a embalsar est compuesta por el anlisis de la oferta deagua a travs del modelo de precipitacin-escurrimiento y el anlisisde la satisfaccin de la demanda de acuerdo con el uso previsto del

agua, a travs de un balance hdrico del embalse. Esta metodologatiene aplicacin amplia para todas las presas, aunque se deja en ma-nos del profesional los criterios de aceptacin de la satisfaccin de lademanda obtenida del balance.

2. Determinacin de la crecida de proyecto.

Se propone una metodologa para la determinacin del hidrogramade la avenida extraordinaria con base en el Mtodo Racional y eldel NRCS3 (USDA-NRCS, 1997). La metodologa se calibr espe-cialmente para pequeas cuencas dentro del territorio uruguayo, y se

recomienda su aplicacin solamente para reas de aporte menores

de 1000 km2.

3. Laminado de la crecida de proyecto, determinacin del caudalmximo de la obra de descarga, y diseo del vertedero/aliviadero.

La metodologa que se propone es aplicable para tajamares y peque-as presas en aquellos casos en que se decida la construccin delaliviadero como canal de pendiente y seccin uniformes al menos enun tramo de longitud mayor a cinco veces su ancho, ubicado fueradel terrapln y excavado en el terreno natural. Esta solucin es laadoptada en la gran mayora de los tajamares y pequeas presas delUruguay y se basa en considerar que el agua escurre por el canal-aliviadero con velocidades bajas y sin producir erosiones.

Adems, este tipo de aliviadero es apto para aquellos casos en queporlacapacidaddelaminacindelembalseseproduceunasignif-cativa atenuacin del caudal de la tormenta de diseo, an cuando

esta se inicie con el embalse lleno. Esta capacidad de laminacin sepuedecuantifcarporlarelacinQv

max/Q

maxentre el caudal de diseo

del vertedero (Qvmax

) y el caudal mximo de la crecida extrema (Qmax

).Los vertederos tipo canal indicados en este manual se adaptan paravalores de Qv

max/Q

max< 0,5. Para valores mayores se recomienda el

estudio de otros diseos para el vertedero.

Adicionalmente habr casos en que por presencia de suelos rocososo por los excesivos volmenes de excavacin resultantes de un canaldemasiado largo, convenga estudiar otros diseos para reducir loscostos del aliviadero. Estos diseos podrn comprender vertederosconstruidos o revestidos en hormign, o no revestidos pero excava-dos total o parcialmente en roca, etc., pero la metodologa para sudiseo claramente est fuera del alcance de este Manual

3 Natural Resources Conservation Service de los Estados Unidos (ex SCS).

http://www.nrcs.usda.gov/

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iintroduccin

0.0

4. Diseo estructural de la presa, etapa constructiva y de manteni-miento.

Las recomendaciones bsicas para el diseo estructural de lasobras y los aspectos de detalles constructivos pueden obtenerse para tajamares y presas menores a 5 metros de altura del Manual

para el Diseo y la Construccin de Tajamares de Aguada (GarcaPetillo et al., 2008).

Para aquellas pequeas presas mayores, se sugiere seguir las re-comendaciones de Diseo de Pequeas Presas (Bureau of Recla-mation, 1987)..

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dimensionamientod

elvolumen

deembalse

2.2

01etps

unproycto

1.1 Codco gl

1.2 Dmodo dl volm d mbl

1.3 Do hdolgco-hdlco d l ob d vdo

1.4 Oo co vcldo l do, cocc mmo d l ob

1

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8 DiseO y COnstruCCin De pequeas presas

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1. ep proyco

1.1 Consideraciones generales

Elementos constitutivos de una presau jr o pq pr (o rpr) cooprcp por pr , poy rro r o ro r y fc (Hy o po prg o r co q cory).

q co cro o g, g rr

pr. or o y cocc hc g jo, q

pr or y cocr g hc o q go.

ro o rro, q pr cr o porro o xco g, o q o pro po co o orpo pr.

Demanda a satisfacer

Parainiciarelproyectodeunapresaenprimerlugarsedebedenir po g fcr, y crcrc yc fc po. e g p rz pr fcr gr r c, porjpo, coo ho o , rgo,

rcrc, procc rg hrocrc, procc pc, procc cor co, coro ro, o pjco y procc cor co. d oo opo o rrgc q ocr yor ro

or.

Figura 1. Elementos constitutivos de una presa

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i

etapas

De

unp

rOyeCtO

1.1

Indicadores

Existenvariosindicadoresespeccosqueguardanrelacinconelr c pr r gr rgo crcrc proyco. s rgo, coo coc o

go q q r co pr y o rcro hrco.

Se dene la efciencia jr o pq pr coo rc r o xo o y o orcor. vor h cor pq pr urgy r 10 y 60.

l capacidad de regulacin interanual , rcr cpc co (r o o yrro) y o crro o cc.

l capacidad de laminacin de crecidassepuedecuanticarporla

rc Qx/Qx r c o rro (Qx) y c xo crc xr (Qx

).

l cpc c crc q r co rc r r cc por y r rro. vor Q

x/Q

x> 0,5 o frc co

cory y pqo pr rcc, por o q rro p r o por coo o or.

Seleccin del sitio de la represa

no co cr rpr gr o x pr o co porc jo ccro r fc f rcr.

s o hr or r, cc o ogr rzr o coo y xrr prcco ycoro r corcc, oprc y o laobra,loqueendenitivaredundarenunmayorcosto.Lamismarpr c oro gr co or cocc ro r poc fc por r proyc, cor,opr y co or rqro cco.

s r o q gr gr r

poc prof porq proc xc porcy benecia el posible crecimiento de plantas acuticas que sonprjc pr c g.

d po o or, o pr rpr gr cc rch , p r fr, o p por gro o co q pqo o, opzolaecienciadelainversin.

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0:

l po r cp pr corcc

rpr oro fcor y por cc o. Hy

rc rc r po r o

y o cc pr corr. e o

opzr o o r po crc o

go.

e rco q o o zo r por

tenganunhorizonteimpermeabledeespesorsucienteparaprevenir

unaexcesivainltracin.Estodebetenersepresentetambinalahora

deplanicarexcavacionesparalasreasdeprstamooyacimientos

r pr corcc pr.

l crcrc r rro prof o

por pr cr pzo rpr o jr.

s qr or pr, co q cory or

rro pr r. P corrpr or rro pr, pr y co o g

encuentaesteaspectoespeccamente.

Relevamiento topogrco del lugar

Pr r pro gr crr cro rzr

unrelevamientotopogrcoyestimarlacapacidaddelembalseylas

co or o y ro.

El relevamiento topogrcomnimopara un tajamar consisteenun

perlaltimtrico a lo largodelejedeldique ydelvertedero,yenel

relevamientoplanialtimtricodeunacantidadsucientedepuntosenelo q pr r r y o q pr

crr o co cr c por o o ro, coo

o h ro q co pror rpr.

Pr o jr j r p r o

o coo 40% proco r por r

x.

Para la delimitacin de las supercies a inundar con el embalse,

rco jr rzo cr

o r rro, y cr co x ro. e cr rpr

forc cr pr o cc jrc o

prediosinundadosyladelimitacindelasservidumbresdenitivasy

porr rpc.

ao, pr r corcc rro-c,

esimportanterealizaralmenosunperllongitudinalcompletodonde

pr rroo, cozo zo co ro

h zo o crgr c, jo rrp.

eo pr r c p rro o

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etapas

De

unp

rOyeCtO

1.1

cc y crcrc rro. Pr r o o xcc y ro rco cr ro cco rr j c.

too ro r rfrco co oj, q

p r rc co horg, cr oro ojofr r r, q o r r y go corcc rpr.

Estemojna suvez, deber estar referenciadoalceroocial delServicioGeogrcoMilitardelUruguay4.

d hcho, rfrc o pr oco r o c pr dinaGua pr czr rroo g gr rcro hrco cc.

Fuente de agua de aporte a la represa

Elaguadeaportealarepresapuedeseraguasupercialdeunacc por, g rr cfro o .

Cuandoelescurrimientosupercialeslafuenteprincipaldeaguaalarepresa,elreadelacuencadeberateneruntamaosucienteparaq co r x o crro ,

por cr c g cr pr proo c. Por corro r cc o rr y gr rc co cpc co

, pr q rcr cr ro fcor coo rro rgc oo orr xro.

Pr r prof y cpc rpr necesarioqueelujodeaguasupercialestlibredesedimentospro ro cc. Por o o rrzr co coro ro r por,o co q o g corr ro o pr. s x r c, r r

prog co prcc c, por jpo

r g cr . e co q cc porg go fr ro rco r joropor pr corcc rpr rc co procc o q p pr.

Evaluacin de los suelos para la obra

lo o zo rpr r r o

4 ElCeroOcialdelServicioGeogrcoMilitardeUruguayest0,91metrossobre

Cro Whro.

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j proc y r horzo pr y porsucienteparaprevenirunaexcesivainltracin.

lo r x o ccoo pr corc-c rrp r rc cc y -cienteyademsprevenirunaexcesivapercolacinporabajodelrro.

a pzr proyco rco corr po- rzr o cpo y ororo q prrzr crcrzc gocc5 o o popr corr or, r rro o poyr.

a o rco rzr crcrzc o poyacimientos,evaluandosusucienciaencantidad,elespesordecu-r g rrr pr zc proc, c

rpor, c.

Requerimientos de vertido

l fc or ro cocr g xco for gr r q o orp rrp y o g jo o. Pr o or r cpc pr crgr c xo pro or- co c co o, coro rcc pro o co.

no por q h coro rpr, cp-c rro c o r -oro, pr p rr r prr or xr por oq o c po gr or.

Pr jr y pr j r r rocoo rro c xco r fr rrpy progo co pr r. u rro c rzr- or o y opogrf q pr q crg cmximosepuedarealizarsucientementeapartadadelterrapln,y

co oc q o c prc ro ro c y gr crg.

s rco proycr c ro rg op rgo. s o o fr po, c z q fco r-ro crg proocr ro c rgo cro

5 Unacaracterizacingeotcnicadelperlenlazonadelemplazamientoincluyees-

o gror, h, , pc, pr y prro rc cor oo r o po y fr prof-

didades.Enalgunoscasospuedejusticarsetambinrealizarestudiosdedispersividad

o r.

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De

unp

rOyeCtO

1.2

ro, coo ocrr oo o crc c rgo co c q g cc. s r rooo c riego,ydebeserreconstruidoaliniciodelazafraoalnaldecada co ro.

so coco rro prcr proch, prpr r yor 10 ro corcc rroc po r -coro p h

1%- og 1000 rroo. log or pc ch c coo y o, rco-o fr o or oco pr o ro (vrro horg co por rg, oro o).

Seguimiento durante la construccin e informe de nal de obra.

s rco q profo cop rc go

corcc or pr grr q cp co oolosprocedimientosestablecidossegnelproyectoespeccoycon

jor rg r.

dr corcc or, profo r prryregistrartodalainformacinnecesariaysucienteparaelaboraruninformenalunavezconcluidalaetapaconstructiva.Dichoinforme(co po, foogrf y or cc) cpr o ojoprcp:

Lacerticacinantelaautoridadcompetentedequelaobrafc cory cro co proycopro y orzo y q cr coco prr y cpr co ojo.

l occ prcp crcrc or

cor pr fcr fr rco o y c po o coporo.

1.2 Dimensionado del volumen de embalse

e o hrogco o r co zr

fcc g, coro r-o o o, q p opogrf gr, co cozo ro y co o g.

l dinaGua orz o xo r r co-

o y rro po por cc y o rcho y coco oro ro. l dinaGua o op or fcc rqr.

moogc, prr p, r o- crro cc. e g p, pr

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ro o r, c hrco -

zr coporo fr .

e urgy po r hrorc q y

c cc k2. s rgo, gr pr

o hrogco pq pr co cc

deaportedesuperciesdealgunasdecenasdehsadecenasde

k2, o po r hrc c o.

e cro oc rzr c prr prcp-

co, po oo prcpc crro.

d crcrc cco cco urgy,

o oo hrogco corr prcpc,

r c coco co g o y porprc g o. e a-

xo a pr oo tz q crro

prr r prcpc, c-o g o r ag dpo y o

cco o porprc poc.

lgo rz c hrco pr ro o -, coro por o o o r (crro

q gr y prcpc or ) y por oro o -

( g pr rgo, porc, pr y ro).

e Cpo 2 pr ooog prop pr o

hrogco o r.

e axo a.6 cr for pr oo

tz pr c o crro gr cc,

r q axo b pr po pc

c hrco r o o gr y o .

1.3 Diseo hidrolgico-hidrulico de las obras de vertido

e oo o pco o

quebuscaoptimizarlainversinmaximizandolaecienciaeneluso

rcro hrco. e prr pr o pr r -o c or cr, coo o o co

xo or q r co rro, y

co or o pr rgo. s rgo, g p o fr or cr pr fcoo

, or q r opzo gr

.

Obras de vertido

e o or ro cro -

pr c hrco-hrogco q cor hrogr

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15

01

i

etapas

De

unp

rOyeCtO

1.

4

crci q igr, cito b por ci cot vrtio y crctrtic hiric vrtiito.lo hirogr crci cc pq, o ipor- rgitro c, b tir prtir rcioprcipitci-crriito pcit rro pr v-to xtro.

eto oo rqir: ) tir tipo coctrci cc port, b) ipor iti vi xig cirto proo rtoro, pr trir tort io, y c) coocr coicio crriito o -los(coefcientedeescorrentay/oNmerodeCurva)paraestimar c xio. e axo C prt o too pr cco: mtoo Rcio y mtoo nRCs.

Co tort prt y b t o, -cito por ci iv vrtio cp pp i-

or crci, cro gotr vo o ivy crctrtic vrtiito. et fo t rgopor coportito hirico obr vrtio. e axo

d prt tooog pr coirr io crci b y fcioito hirico iviroconcanaldevertido.EnelCaptulo3sepresentaunasimplifcaciniportt t tooog q cptb pr tjr yrpr pq, y q p tiizr coo prir proxi-ci co gr pr.

1.4 Otros aspectos vinculados al diseo, construcciny mantenimiento de las obras

Diseo estructural de la Presa y su fundacin

Coto co o tio cpo y bortorio criopr c crctrizci gotcic tto trro fci pr coo o tri poib tiizr cotrcci, riz cci tipo pr cov-it.6

Luegose verifca laalturadediseode lapresa sumando todos

copot, y p trici o rttpcto gotrico cci cro co o triipoib. s tri pit o t, cho coroito, gotr itrior i cci htrog (cir copt por ifrt tri) y io t cj.

Unavezprediseadalageometra,severifcalaestabilidaddelos

6 l gr yor pr cotri urgy pr rigo co tio gr-

riosonterraplenesdearcilladeseccinhomogneamodifcada.

< >


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C

d

e

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bl

0:

zo y gr cor ro r y -

cacin.Engeneralserequerirlaincorporacindesistemasespe-ccosdedrenajeparadisminucindelassubpresionesyproteccincor ro r. d cro co crcrc fc por rqrr ro pc coo-c, ycco przc y/o rj oo pro.

lgo cro co p g rr, pro-f y crcrc o y c-c or pr r crcrc procccor oj. nor pr cco ro alturasesugerirelusodeenrocadosenlosnivelesdeuctuacin .

Las obras auxiliares

so porc o o pcocorco or o, crgor foo y rroxr.

Para minimizar los riesgos de tubicacin alrededor de tuberasq r pr rco r c dispositivos ltrantes que segn publicaciones internacionales secoj fr o cor pr o h.

La etapa constructiva

s cr r c rcc r

pro y fr pr or, coo r o, pz y jo r pro.

s cr o pco c ro fc y xcc y corcc cj.

s rcoco prcp pr r

coocc y copcc r, coo o coro por rzr or o r copco zr corcc rpr cco ro r (coro h, gror, pc,

Procor, y coro o or).

s g rcoco pr corcc or xr, pc r q r rrp, coo or o y pc rg.

a o g rcoco or c ro y poo c o pr ooro g g coo pr coro coporo pr

o co q rqr.

< >


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17

01

i

etapas

De

unp

rOyeCtO

1.4

s gr jcc cro rjo rco,

coo corr co pr pr rcprc pj yjacindelsuelo.

F rco co prcp cr informenaldeobra.

Mantenimiento

Comoprimeramedidasedanlaspautasbsicasparalaplanicaciny rroo coro prr o , fc q p crc o or

coc.

a o r o o c pr rzr chck pr rgro ipcco r y pc, y pr jo forc pr coro coporo

pr. s rco rzc o prco y rprco rg q rj pcc.

F rcoco pr jo forccr pr ooro g g.

< >


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19

dimensionamientod

elvolumen

deembalse

2.2

02dimensionaoelvolumeneembalse

2.1 Volumen de escurrimiento de la cuenca de aporte

2.1.1 Datos necesarios para la aplicacin del modelo

2.1.2 Estructura del modelo

2.2 Balance hdrico mensual en un embalse

1

< >


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20 disEo y construccin dE pEquEas prEsas

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bl

0:

2. d

d pgrf gr cc pr pr p

zr r cc c cz r y

g. e c c-

r ch .

e p c p

gr fcc , q z c-

r c hrc r pr r-

.

d r cc urgy, z frc

hrgc p r q frc pr

q prcpc r, crr

r . Pr q c

c, prp pr hrc pr 30 .

e gr fcc rz r -

c hrc . dch c cp

gr y g, c cr

, y r rc c y

g q r p pr fcr ch .

Cc gr y , cc

c cr r crr pr

cc y prcpc y prc .

e p g rz crpc g

p pr r crr pq

cc fr urgy, y prr rzr c

hrc .

2.1 Volumen de escurrimiento de la cuenca de aporte

Pr rc crr cc

pr prp Prcpc - ecrr

tz (1977). e h cr prr 12 c-

c fr pr dinaGua. e cc fr

Balances Hdricos Superciales en Cuencas del Uruguay (Genta

., 2001). l crpc pr

ax a.

2.1.1 Datos necesarios para la aplicacin del modelo

Pr pcc cc r c-

r pr g :

< >


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21

02

idim

EnsionadodElVolumEndEEmbalsE

2.

1.

1

Precipitacin Mensual.s b por r hrc prcpco c pvro crco cc y rco proo 30 o o rgro rc. l dinaGuacorpor forc -gr por drcc nco

moroog- rchvo q cop m y q pob ir.

P

: Prcpc cc (/)

rea de la cuenca de aporte.A partir de las cartas 1:50.000 o 1:25.000 del Servicio Geogrfcomr7 se delimita la cuenca de aporte y se determina su superfcie:

AC : Superfcie de la cuenca de aporte (ha)

Agua Disponibles cc c g pob o o ccporo por rpcv r ocp c u Cr-togrfca de suelo (ver Cuadro 2.1).

La Unidad Cartogrfca de los Suelos se extrae de la versin digital Cr Rcooco so urgy (vr mp 2.1)c prpr pr o co s iforcGeogrfco y disponible en Internet.8

ao, p proxr vor ag dpob bcc r cc mp 2.2.

ad : ag dpob o so ()

Ciclo anual medio de evapotranspiracin potenciale cco o vporprc poc cc

prr mp 2.3. loczo brcro cc, r:

etP

: evporprc (/)

A partir de los coefcientes de distribucin del ciclo anual medio (parte

fror mp 2.3) y pco cho vor por etP ob- cco o vporprc poc pr oczc:

etP : Cco o vporprc poc (/)

7 Servicio Geogrfco Militar, Av. 8 de Octubre 3255.Montevideo, Uruguayt: (598) 2487 1810; Fx: (598) 2487 0868

-: [email protected]; [email protected]

http://www.ejercito.mil.uy/cal/sgm/principal1024.html

8 dpob

http://www.cebra.com.uy/renare/compendio-de-suelos-del-uruguay-gratis-y-por-internet/

< >


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C

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bl

0:

Cuadro 2.1. Agua Disponible de los suelos del Uruguay (Molno y Califra, 2001)

AguA disponiBle de los suelos del uruguAy

Unidad Cartogrca de Suelosag

dp()

Unidad Cartogrca de Suelosag

dp()

Alfrez 124,7 Lechiguana 113,3Algorta 123,7 Libertad 146,7

Andresito 63,7 Los Mimbres 100,1Angostura 155,1 Manuel Oribe 145,8Aparicio Saravia 139,7 Masoller 52,1Arapey 136,8 Montecoral 84,7Arroyo Blanco 101,0 Palleros 116,5Arroyo Hospital 86,1 Paso Cohelo 147,4Bacacu 97,1 Paso Palmar 88,2Balneario Jaureguiberry 134,5 Pueblo del Barro 131,6Baado de Farrapos 178,7 Puntas de Herrera 85,8Baado de Oro 89,0 Queguay Chico 32,7Baygorria 110,5 Rincn de la Urbana 131,1Bellaco 146,2 Rincn de Ramirez 73,3

Bequel 138,2 Rincn de Zamora 148,3Blanquillo 114,6 Ro Branco 102,0Caada Nieto 146,4 Ro Tacuaremb 161,0Capilla de Farruco 35,4 Risso 150,6Carap 41,5 Rivera 179,6Carpintera 139,0 Salto 107,2Cebollat 167,6 San Carlos 78,0Cerro Chato 78,6 San Gabriel - Guaycur 92,4Colonia Palma 108,9 San Jacinto 83,1Constitucin 73,6 San Jorge 141,2Cuar 93,2 San Luis 176,2Cuchilla Caraguat 71,2 San Manuel 117,3Cuchilla Corrales 160,6 San Ramn 152,7

Cuchilla de Haedo P. de Los Toros 21,5 Santa Clara 63,6Cuchilla del Corralito 119,8 Sarand de Tejera 50,0Cuchilla Mangueras 150,2 Sierra de Aigu 42,6Cuchilla Santa Ana 51,8 Sierra de nimas 50,1Curtina 55,2 Sierra de Mahoma 43,9Chapicuy 100,1 Sierra Polanco 73,0Ecilda Paullier - Las Brujas 136,7 Tacuaremb 168,4El Ceibo 78,6 Tala - Rodrguez 130,9El Palmito 142,3 Toledo 118,7Espinillar 141,0 Tres Bocas 110,8Fraile Muerto 133,4 Tres Cerros 85,1Fray Bentos 115,4 Tres Islas 96,6India Muerta 171,1 Tres Puentes 103,4

Isla Mala 102,1 Trinidad 148,4Islas del Uruguay 183,0 Valle Aigu 102,8Itapeb -Tres Arboles 124,2 Valle Fuentes 131,4Jos Pedro Varela 87,2 Vergara 117,1Kiy 154,7 Villa Soriano 173,3La Carolina 156,1 Y 71,0La Charqueada 95,2 Young 145,0Laguna Mern 169,3 Zapallar 153,2Las Toscas 177,5 Zapicn 84,8Lascano 126,4

< >


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02

idim


2.1.1

Mapa 2.1 Esquema reducido de la Carta de Reconocimiento de Suelos del Uruguay

< >


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C

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0:

Mapa 2.2 Agua disponible en los suelos del Uruguay(Fuente: RENARE, 2005; elaborado por D.E.B D.S.A (2001)

< >


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25

02

idim


2.1.1

Mapa 2.3 Isolneas de evapotranspiracin media anual (ETPm , mm/mes)y ciclo anual medio de evapotranspiracin (ETPi/ETPm).

e F mr ar my J J ag s oc n dc

1,88 1,45 1,19 0,73 0,44 0,29 0,35 0,55 0,78 1,12 1,47 1,78

< >


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b

C

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0:

e pcc tz r cc r rp pr cc.

2.1.2 Estructura del modelo

e tz c hrc grg, q crr cc prr prcp-c, c y prprc pc.

l rcr r Fgr 2.1: pr g q prcp (P) fr xc (t) y r g (P-t) c prr cp , q gr prprc r (etR).

d xc (t) pr r y pr cc cescorrenta supercial (A

p) y r gr c

rr (v) r c rp g r.

l crg c rr (a

) y crrsupercial (A

p) cfr crr (a

t).

Pr cc crr gr r c ax a6, q p r p p cc.

Figura 2.1 Modelo de Precipitacin Escurrimiento (Temez, 1977)

< >


37/116

27

02

idim


2.2

2.2 Balance hidrico mensual en un embalse

Geometra del vaso del embalse:El relevamiento topogrco de la zona de emplazamiento del embal-

rzr c h c cr

pr. s rz cr pr c 1 r (cH

, referidas al cero ocial del SGM) y se determina la supercie (A

)

pr c cr .

Luego se debe obtener los coecientes de las ecuaciones represen-

rc -r y r-r, j -

pc pr z r, q r

r y rr.

Pr , cc c pc (H*) z r -

(a) y c (H

) rg , q r c-

r c crrp f r , r cr.

H* = promedioAi

A0

H0 Hi

/

Ai

A0

1

i=1

i=n

Con la serie de alturas virtuales calculadas por las diferencias Hi - H*y las reas correspondientes, se obtiene la funcin A

embms ajustada

a la geometra del vaso en la zona de inters, calculando los coe -

cientes

y b por mnimos cuadrados de las funciones logartmicas:

Supercie de embalse Aemb

(Hi

-H*): Ai

= (Hi

-H*)b (ha)Lg(Ai) = m + n Lg(Hi-H*) = 10m ; b = n

l fc v

r grr a

Volumen embalsado

Vemb i(Hi-H*): Vemb i= 0.01 /(b+1) (Hi-H*)

b+1 (Hm3)

Caracterizacin del volumen a embalsar:Denido el vaso del embalse, el volumen de almacenamiento (V

x)

C () H0

H1

H2

.. H

Supercie (ha) a0

a1

a2

.. a

ar * () H0-H* H

1-H* H

2-H* .. H

-H*

lg(a) lg(a0) lg(a

1) lg(a

2) .. lg(a

)

lg(H-H*) lg(H0-H*) lg(H

1-H*) lg(H

2-H*) . lg(H

-H*)

< >


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00

01

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ia

b

C

d

e

i

bl

0:

q crcrz pr r c (H) y

c r (H).

H

: C cc xrcc g ()H

: C cz r. ()

vx

: v x c , r Hy H

(H3)

Caracterizacin de la demanda:l r r cr c- p, q xpr c . Gr- cr c cc q rp r pr z. e c q rg c, p : p c, ,rea a cultivar y eciencia del sistema de riego:

v

: d g xrr pr (H3)

Evaporacin mensual en el embalse:l prc cc q . sestima multiplicando el valor de Evaporacin de tanque A por un

coeciente de correccin tanque-embalse:

Evi = 0.7 Eti

Estacin

Evaporacin mensual de tanque A (mm/mes)

e F mr ar my J J ag sp oc n dc

aRtiGas 252.7 188.2 169.5 104.5 73.2 58.6 72.6 103.5 122.7 164.1 205.8 256.6

bella union 245.0 177.6 156.4 104.9 72.5 56.3 69.0 101.0 131.6 169.6 204.4 233.3

libeRtad 212.4 160.4 140.0 86.5 57.9 38.8 41.9 60.3 83.4 125.1 154.0 196.5

meRCedes 257.0 199.9 176.3 112.2 75.6 55.3 62.9 92.4 121.5 164.6 204.4 244.6

melo 225.4 173.6 157.0 103.4 66.8 52.1 58.6 81.1 105.4 145.6 176.7 221.2

PaYsandu 264.7 202.8 182.0 118.4 82.7 59.8 71.6 104.4 128.7 172.1 212.4 249.5

P. de los toRos 265.3 202.1 180.3 108.8 79.3 55.8 66.2 90.0 119.5 167.8 213.1 254.8

PRado 202.1 160.2 134.5 88.9 62.1 45.3 45.8 65.2 91.1 129.1 160.8 192.7RoCHa 208.3 162.1 138.7 93.3 63.4 50.4 54.8 72.2 94.8 130.5 160.5 192.9

salto 237.0 179.4 161.2 102.6 71.5 51.3 61.7 87.8 115.7 159.4 199.7 229.3

taCuaRembo 256.1 186.7 176.4 111.0 76.3 58.9 73.4 93.5 116.5 163.4 202.8 247.6

tReinta Y tRes 234.9 179.6 162.1 103.1 71.8 50.1 57.2 75.6 101.6 144.5 182.2 227.2

tRinidad 226.3 168.3 147.6 97.8 67.3 47.9 56.3 79.7 102.1 140.7 173.2 213.0

YounG 230.6 171.6 158.5 96.9 65.9 47.5 55.6 81.4 103.9 146.8 182.3 216.8

Cuadro 2.2 Ciclo anual medio de evaporacin de tanque en UruguayFuente: Direccin Nacional de Meteorologa.

< >


39/116

29

02

idim


2.2

e

: eprc q crc ()

e

: eprc ()

Pr cc pr Cr 2.2 r Evaporacin mensual de tanque A en el periodo 1985-99 existentes urgy.

Aportes mensuales de agua al embalse:v

c: ecrr cc (H3)

P: Prcpc rc ()

e crr cc crrp pr- 2.1, r q prcpc q cc.

Balance Hdrico:l g cc c y cr pc r Fgr 2.2

Vesc+ (P Ev) A

emb V

r V

v= V

emb

Se recomienda simular el comportamiento del embalse con una seriede datos de precipitaciones de 30 aos.

Se calcula mes a mes (i) el volumen que pudo entregar el embalsepara el riego (Vri), y se realiza un anlisis de garanta de la obra (H t y

Hv) para cubrir la demanda (Vdi).

El volumen de agua por inltracin en el vaso, las ltraciones a travs

del dique y su fundacin y el caudal de servidumbre Vsi(Hm3), en una

primera aproximacin se pueden considerar nulos.

Figura 2.2 Elementos para el dimensionado del volumen a embalsar

< >


40/116


41/116

31

0

3

I

DISEO

DE

LAS

OBRAS

NECESARIAS

3.1

31

dimensionamientod

elvolumen

deembalse

2.2

03dso

sorsncsrs

3.1 Aliviadero

3.1.1 Deerminacin de la Avenida Exraordinaria

3.1.2 Laminado de la Avenida Exraordinaria - Clclo simplificado.

3.1.3 Cadal especfico del Veredero-Canal

3.1.4 Deerminacin del Ancho del Veredero-Canal

3.2 Presa

3.2.1 Deerminacin de la coa de coronamieno de la presa

1

< >


42/116

32 DISEO y CONStRuCCIN DE PEquEAS PRESAS

00

01

02

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ia

b

C

d

e

i

bl

0:

3. d r cr

3.1 Aliviadero

s pr cc hrgc hrc rr c, p p r q c p jr y pq pr urgy. lc pcc fr y xpc ircc.

e cc rr rz prr r xrrr pr rr tr: Q(tr, ).

s prp g pr rr r

xrrr, cr p r:

Pr jr y pr r 5 r r, tr = 50 Pr pq pr: tr = 100

En todos los casoscorresponder verifcarque la inundacin queprq f pr pr rp g cpc ccc pr pr rcr .

l rcr r c rr p s,

rg mg n y ch b.

e ch rr (b) q c r pr crc x (e), pr c c c

Figura 3.1. Descripcin del vertedero

< >


43/116

33

0

3

I

DISEO

DE

LAS

OBRAS

NECESARIAS

3.1.1

r. e q cc c Fgr 3.2:

3.1.1 Determinacin de la avenida extraordinaria

s pr prc cc pr r c

x y crr xrrrcrrp xr c r rcrrc pr yr 2 y cc pr c rr 1000 k2 y p ccrc r 6 hr. Pr cc yr, r cc, y crr r .

3.1.1.1 Tiempo de concentracion

a prr cr q cc (2.1.1) r

cc prcp, c cc q p cc c p pr g j p.

s yr pr crr q cc prcpesconcentrada(enlascartasdelServicioGeogrfcoNacionalseidentifcaencolorceleste),eltiempodeconcentracinsecalculapor m Krpch:

tc = 0.4 L0.77

S0.385

:c

- p ccrc (hr)

l - g cc prcp (K)DH - frc c cc prcp ()

s - p cc prcp = DH / l / 10 (%)Si la mayor parte del escurrimiento corresponde a un ujo no

Figura 3.2. Secuencia de clculo del ancho del verteder

Estimar una altura de laminacin E

Laminado en el embalse Ley de vertido

qQvmax B=Qvmax/qVelocidad en el canal

Una vez denido: Geometra del embalse (con Hv)

Avenida extraordinaria (Qmax, Vesc)

< >


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00

01

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03

ia

b

C

d

e

i

bl

0:

ccr, p ccrc cc pr c nRCs:

tc= 0.91 L

iki Si

0.5

:c

- p ccrc (hr)l

- g r crr (k)

k -coefcientedecoberturadelsueloparaeltramoi(adim)

s

- p r = 0.1 * DH() / l

(K) (%)

e r k rg t 3.1

Deexistirunacomponentedeujoconcentrado,adicionealtiempocc pr nRCs, p j g g cc, c pr 0.45 /.

3.1.1.2 Precipitacin maxima

Para la estimacin de las precipitaciones que defnen la avenidaxrrr z cr idF, rr cfrc rr 1980, g prc q cr cc (G, Chrr, Rrgz F.).d r:

Cr p crr cc: pPr rr xrrr: t

r- ()

drc r cr: - (hr)r cc: ac

- (H)

) a prr p crr cc, cc prcpc rc = 3 hr y pr rr t

r= 10 , rp

y mp 3.1

) a prr pr rr (tr),se calculaelcoefcientede

CobeRtuRa del suelo kbq c p r 3.95brch hjrc c r 2.02Pr 1.41C rc 1.11s prcc y rr 1.00v g p 0.67ar pr 0.50

Tabla 3.1 Coeciente k del mtodo del NRCS. (Extrado de la Tabla 15-1de USDA-NRSC, 2007)

< >


45/116

35

0

3

I

DISEO

DE

LAS

OBRAS

NECESARIAS

3.1.1

crrcc [Ct(tr)

] g g cc (Fgr 3.3):

CT

Tr( )= 0.5786 0.4312 log Ln

Tr

Tr1

iii)Apartirdeladuracindelalluvia(d),secalculaelcoefcientedecrrcc [Cd

()] g g cc (Fgr 3.4):

Pr < 3h CD(d) =0.6208 d

d+ 0.0137( )0.5639

Pr > 3h CD(d) =1.0287 d

d+1.0293( )0.8083

iv)Apartirdelasuperfciedelacuenca(A

c) y rc

Mapa 3.1 Curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia.

Precipitacin de 3 horas de Duracin y 10 aos de Perodo de Retorno

< >


46/116


00

01

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ia

b

C

d

e

i

bl

0:

(d),secalculaelcoefcientedecorreccin[CA(ac,)

] g gcc (Fgr 3.5):

CA(Ac , d)

= 1.0 0.3549 d0.4272

(1.0 e0.00015 Ac )

l prcpc [P (, tr, p)], rc y pr rr tr p p pr:

P

d, Tr, p( )= P

3,10, p( )CT

Tr( )CD(d) CA(Ac , d)

3.1.1.3 Estimacin del caudal mximo y el volumen deescorrenta de la avenida extraordinaria

s p ccrc r 20 pc m Rc y prr 20 m nRCs.

C p ccrc yr 20 y

Figura 3.3 Coeciente de correccin segn el Perodo de Retorno

Figura 3.4 Coeciente de correccin segn la Duracin

< >


47/116

37

0

3

I

DISEO

DE

LAS

OBRAS

NECESARIAS

3.1.1

readelacuencadeaporteseamenora400hassedebenverifcar .

3.1.1.3.1 Por el Mtodo Racional

Pendiente media de la cuencaParadeterminar elparmetrodelMtodoRacional (coefcientede

crr C) z t 3.2, pr c cr r p cc:

P

cuenca= 10

LCN DH

Ac

:P

cc- p cc (%)

dH - frc c r cr

cc ()lCn - g cr

c prc dH (K)a

c -superfciedelacuenca (Ha)

Estimacin de caudal mximo y del volumen de escorrenta

Q

max=

C.i.Ac

360 Vesc =

4.81 Qmax

tc

1000

:Qx - c x (

3/)C -coefcientedeescorrenta,Tabla3.2(adim)

= [P(tc, tr, p)

/ c]

- pr = c

(/h)v

c- crr (H3)

Figura 3.5 Coeciente de correccin segn la supercie de la cuenca

< >


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00

01

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03

ia

b

C

d

e

i

bl

0:

3.1.1.3.2 Por el Mtodo del NRCS (USDA-NRSC, 2007)

Nmero de curvae nr Cr m nRCs cc (t 3.3) prr Grp Hrgc y y c-rr.

ParadeterminarelGrupoHidrolgicosedebea)IdentifcarlaUnidad s r Cr s urgy (2.1.1) y g -tifcarelGrupoHidrolgicoque lecorrespondeenlaTabla3.4,ob)directamenteidentifcarlacuencaenelMapa3.2delaClasifcacin

Grp Hrgc s urgy.

CaractersticasdelasuperfciePeRodo de RetoRno ()

2 5 10 25 50 100 500

ar rrafc 0.73 0.77 0.81 0.86 0.90 0.95 1.00Ccr/ch 0.75 0.80 0.83 0.88 0.92 0.97 1.00Z r (jr, prq, c.)

Cc pr (cr p r 50 % r)P, 0-2 % 0.32 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.58Pr, 2-7 % 0.37 0.40 0.43 0.46 0.49 0.53 0.61

P prr 7 % 0.40 0.43 0.45 0.49 0.52 0.55 0.62Cc pr (cr p 50 75 % r)

P, 0-2 % 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53Pr, 2-7 % 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58P prr 7 % 0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60

Cc (cr p yr 75 % r)P, 0-2 % 0.21 0.23 0.25 0.29 0.32 0.36 0.49Pr, 2-7 % 0.29 0.32 0.35 0.39 0.42 0.46 0.56P prr 7 % 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.51 0.58

ar rrar c

P, 0-2 % 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.57

Pr, 2-7 % 0.35 0.38 0.41 0.44 0.48 0.51 0.60P prr 7 % 0.39 0.42 0.44 0.48 0.51 0.54 0.61

PzP, 0-2 % 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53Pr, 2-7 % 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58P prr 7 % 0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60

bqP, 0-2 % 0.22 0.25 0.28 0.31 0.35 0.39 0.48Pr, 2-7 % 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.56P prr 7 % 0.35 0.39 0.41 0.45 0.48 0.52 0.58

Tabla 3.2 Coecientes de escorrenta (Extrado de la Tabla 15.1.1, Chow 1994)

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b

C

d

e

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bl

0:

numeRo de CuRva PaRa las diFeRentes CombinaCiones HidRoloGiCasde suelo - veGetaCion (pr cc cc ii, y P = 0.2 s)

u hrgc y cr tr

CcHrgc

Grp hrgc a b C d

brch sR 77 86 91 94

C hr(z, rg, y, ,rch zcrr)

sR m 72 81 88 91sR b 67 78 85 89C m 70 79 84 88C b 65 75 82 86

Cyt m 66 74 80 82Cyt b 62 71 78 81

Gr pq(rg, , , c)

sR m 65 76 84 88sR b 63 75 83 87C m 63 74 82 85C b 61 73 81 84

Cyt m 61 72 79 82Cyt b 59 70 78 81

lgr p1 rc prr (aff)

sR m 66 77 85 89sR b 58 72 81 85C m 64 75 83 85C b 55 69 78 83

Cyt m 63 73 80 83Cyt b 51 67 76 80

Prr pz(cp, prq 2, cp gf 3)

m 68 79 86 89Rgr 49 69 79 84b 39 61 74 80

C m 47 67 81 88C Rgr 25 59 75 83C b 6 35 70 79

Hr c j y r. 30 58 71 78bq cr pr 4 m 45 66 77 83

Rgr 36 60 73 79cr 5 b 25 55 70 77Cc rch 59 74 82 86Prqr p, ch. 98 98 98 98C y crrr:P c c y c. 98 98 98 98Gr 76 95 89 91trr 72 82 87 89ar crc (85% pr) 89 92 94 95dr r (72% pr) 81 88 91 93Rc:< 0.05 H 65% pr 77 85 90 920.1 H 38% pr 61 75 83 870.13 H 30% pr 57 72 81 860.2 H 25% pr 54 70 80 850.4 H 20% pr 51 68 79 84

SR= Hileras rectas. / C= Por lneas de nivel. / CyT= Terrazas a nivel.1 Sembrados juntos o a boleo. / 2 Condiciones aceptables: cubierta de pasto en el 50 al 75%.3 Optimas condiciones: cubierta de pasto en el 75 % o ms. / 4Troncos delgados, cubierta pobre, sin hierbas.5 Una cubierta buena esta protegida del pastizaje, y los desechos del retiro de la cubierta del suelo.

Tabla 3.3 Nmero de Curva del Mtodo del NRCS

< >


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41

0

3

I

DISEO

DE

LAS

OBRAS

NECESARIAS

3.1.2

UnidadCartogrfcadeSuelos GRuPo UnidadCartogrfcadeSuelos GRuPo

afrz aF C lchg l dagr a C/d lr l Car a b l mr lm Cagr ag a/d m or mo Caprc sr as C mr m Carpy ay d mcr mc darry bc ab C Pr P C/darry Hp aH C P Ch PC dbcc b b P Pr PP bbr Jrgrry bJ a P brr Pb db Frrp bF d P Hrrr PH Cb or bo C Qgy Chc QCh dbygrr by C Rc ur Ru Cbc bc d Rc Rrz RR dbq bq C Rc Zr RZ b/Cbq b C R brc Rb dC n Cn d R tcr Rt dCp Frrc CF b/d R R dCrp C b Rr R bCrpr Cp d s s dC C C s Cr sC CCrr Ch CCh b s Gr-Gycr sG-G bC P CP C s Jc sJc CCc C a s Jrg sJ CCr Cr d s l sl dCch Crg CC C s m sm CCch Crr CC C s R sR dCch Crr CC C/d s Cr sC b

Cch H-P tr CH-Pt d sr tjr st b/CCch mgr Cm C srr ag sag dCch s a Csa C srr a sa bCr C d srr mh smh bChpcy Ch b srr Pc sP b/Cec Pr-l brj eP-lb C tcr t Ce C eC d t-Rrgz t-R C/de P eP C t t Cepr ep C tr bc tb CFr mr Fm C tr Crr tC b/CFry b Fb C tr i ti bi mr im d tr P tP b/C

i m im C tr tr C/di urgy iu d v ag va Cip-tr ar i-ta d v F vF CJ Pr vr JPv C vrgr v dKy Ky C/d v sr vs Cl Cr lC C/d Y Y b/Cl Chrq lCh d Yg Yg Clg mr lm d Zpr Zp Cl tc lt b Zpc Z Clc l d

Tabla 3.4 Grupo Hidrolgico (segn el NRCS) de los suelos del Uruguay (Durn, 1996)

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00

01

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ia

b

C

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e

i

bl

0:

Mapa 3.2 Clasicacin en Grupos Hidrolgicos de los Suelos del UruguayFuente: Durn (1996)

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43

0

3

I

DISEO

DE

LAS

OBRAS

NECESARIAS

3.1.3

se realiza sin stas simplifcaciones, las cuales se consideranc pr jr y pr pq.

e gr c (Qx

/Qx

) r prr (v

l), r Fgr 3.6, q crrp-

c r c c r- (H) y c x r (H+e) q .

VL= V(Hv+ E) V(Hv)

Qvmax= (1 VL Vesc )Qmaxd:H - C c r ()e - l x r ()v(H) - Fc c (H3)v

l- v (H3)

vc - crr (H3)

Qx

- C x xrrr (3/)Q

x- C x r (3/)

Figura3.6 Determinacin del caudal mximo vertido

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00

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ia

b

C

d

e

i

bl

0:

44 DISEO y CONStRuCCION DE PEquEAS PRESAS

00

01

02

03

ia

b

C

d

0:

3.1.3 Caudal especico del vertedero

l rcr r crrp c rpz -crp pr ch (b, ), p (s, ) y rg Manning(n).EnlaFigura3.9sepresentalasolucingrfcadelas

cc r (r ax d.2), q r cespecfco(q,m3//) pr ch rr y -c c (, /), c r (e, ). Pr r r c, c cpr rrcc t 3.5.

e fr prx cc p rzr pr cc(r ax d):

Si K= S n2( )

1/ 2

2 3E( )1/ 6

/ g1/ 2


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45

0

3

I

DISEO

DE

LAS

OBRAS

NECESARIAS

3.2.1

3.1.4 Determinacin del ancho del vertedero

d xrrr c xvertidoydelaleydevertimientosetieneelcaudalespecfcoporunidaddeancho,portantoelanchodelvertederoquedadefnidopor:

B =

Qvmax

q ()

d:Q

x- C r x (3/)

q-Caudalespecfcoporunidaddeanchodelvertedero(m3//)b - ach rr c ()

a z, prr c r, p c r- y pgrf g j rpr r g

c fr rr g cc r.

3.2 Presa

3.2.1 Determinacin de la cota de coronamiento de la presa

l c cr rpr (Hpr

) r r r rch (H

rch) c c r (H):

C cr: Hpr

= H + Hrch

l r rch cpr c c crg r (e) y r prc g.

l r p rfr g y rcrpc , r Fch: Distancia enla que el viento puede actuar sobre la masa de agua del embalse.Unasimplifcacinesdefnirlosobrelanormalalejedelterraplnala

r r.

Cr vg vc (/)

ec mr 1.0

Pr r 1.0 1.2

vr 1.2 1.5

b c 1.5 1.8

Cc y pc 1.8 2.1

Tabla 3.5 Velocidades mximas en suelos empastados (French, 1993)

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ia

b

C

d

e

i

bl

0:

e t 3.6 prp pr fr Fch r r (bl)r y crr cr g cc:

l r rch r r r q cr fc x q rr c c c r:Hrch n = blnr

l r rch r r c-r pr crr fc x q -rr c prc x r (e), q c r :H

rch m= e + bl

m

l r rch r yr r cc.

l r pr r r pr frc r c cr y c p j rr fc.

Tabla 3.6 Borde libre normal y mnimo segn Fetch(Bureau of Reclamation, 1987)

Fch (k) bl nr () bl m ()


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58/116

48 dIsEO y cONstruccION dE pEquEAs prEsAs

00

01

02

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iA

b

C

d

e

0:

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50 dIsEO y cONstruccIN dE pEquEAs prEsAs

00

01

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03

iA

b

C

d

e

i

bl

0:

A. m a prcpaccrr: tz

A.1 Estructura del modelo

e aac hrc prp pr tz (tz, 1977), pc parr, xpra fra agrgaa,ya q raaja c ar a ara y parr (a cra a rc paca ). Rprc cc hrgc ara ca p a arap y ccpa.

e cra capa , a prr araa,y a frr araa. ea capa p r craacomo embalses, generadoras de un ujo supercial rpido y lentorpca.

En la siguiente gura se describe conceptualmente el funcionamiento . C ra a par xc (t) aga qprcpa (P), raa y a pr cac, ra q r a aga (P-t) aacaa a prr capa . e acapa gra a apraprac, y p aaacar aga q paa a r.

Figura A1.1 Esquema conceptual del Modelo de Temez

< >


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51

ANEXOA

IMOdElOMENsuA

ldEprEcIpItAcINEscurrIMIENtO

A.1

la prpa tz r a fra q rpra xc (t):

Ti= 0 si P

i P

oi

Ti= (

Pi P

oi )

2

Pi+

i 2P

oi

si Pi> P

o i

i = Hmax Hi1+ ETPiy

Poi= CPo (Hmax Hi1)

P a prcpac , t

xc ,

Hax

a capaca xa rc aga (prrparr ), H

-1es la humedad en el suelo al nal del mes

-1, etP a apraprac pca , CP

g parr .

thrhwa y mahr 1945 haa prp a yrpraa ar a prcpac:

T

i= 0 si P

i

i

Ti= P

i

isi P

i>

i

la y prpa pr tz, aca a a prpa prthrhwa, cra fra raa ar pq prcpac, ya q c ra a rpracgrca es capaz de generar excedente, para menores valores de P.

Figura A1.2 Comparacin entre las leyes de Temez y Tornthwaite

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iA

b

C

d

e

i

bl

0:

Una vez estimado el excedente, la humedad del suelo al nal delpr a g aac.

Hi = max(0,Hi1+ Pi Ti ETPi )Aga a apraprac ra, p acc q x a pca.

ETRi = min(Hi1+ Pi Ti ,ETPi )El modelo adopta una ley de inltracin (I) al almacenamientorr q fc xc (t) y parr iax,q rcr parr . ea y a fra:

I

i= I

max

Ti

Ti+ I

max

Esta ley asegura que la inltracin aumenta con el excedente, pero c aa hrza i=iax

.

La inltracin (I) se convierte en recarga para el almacenamientosubterrneo, en tanto que el resto es escurrimiento supercial drenadorca pr cac (t-i).

A

sup i= T

i I

i

e aaca rr, a ga q , a capacapaz rr aga y a rgara. Para a rcr a hac a hp q a caa aga q entrega (Q) es proporcional al volumen almacenado (V), denindose car parr (a). ea hp y aac aa a ag a cac.

Qi = Vi

dVi

dt= Ii -Qi

sp a rcarga ccraa a a ra q

Vi = Vi1 et+ I

i e

t

2

y

Qi = Qi1 et+Ii t e

t

d a ara apr rr r

Asubi = Vi1 Vi + IiPr q a crra a r

< >


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53

ANEXOA

IMOdElOMENsuA


A.2.1

A

Ti

= Asupi

+ Asubi

A.2 Calibracin del modelo en uruguay

e tz pra aa c prcrca para grar a crra a apra a a parr ar prcpac. Para pac pryc car ccr ar parr H

ax, CP, i

axy a. Para pr ar parr

a za pryc ha raza a carac parra rga, a parr a frac crr a 12 cca afraa pr a dinAGuA.(taa A2.1)

Para par y a pr carar f carar ar a prcpac a r a

cca. e fr ra a Pg th,z pr ca a taa A2.2 caacca.

e car a ar a apraprac pca a cca. t ca q a araa aca signicativa que la variabilidad interanual se considera para todos losa cc aa (r apara A.4 prAx).

A.2.1 Calibracin individual

la carac a hz apa, prr r

P. Pach oar s. J P. Ch m.daz draz Arapy Qgay P.Ra tacar s.Car Ca

Puv

m

tros 2549 1793 2436 1379 1147 2061 1159 1440 2289 1709 2684 2357

2588 2073 2486 1444 1220 2073 1220 1501 2337 1793 2876 25882179 2707 1454 1405 2349 1232 1553 2611 1798 2879 2684

1699 2357 1405 15582549 1440 1672

1553

Tabla A2.2 ID de los pluvimetros utilizados en la determinacin de la precipitacinmedia por cuenca

eac P. Pach oar s. JP. Ch m.daz draz Arapy Qgay P.Ra tacar s.Car CaCgic 1970 1970 1970 1970 1970 1970 1985 1985 1985 1985 1985 1985Fa 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999 1999Ara (K2) 4900 4680 2298 2467 2310 8750 6958 7866 2158 3540 796 2850nr da 339 328 343 335 338 340 116 167 127 152 171 143

Tabla A2.1 Perodos de datos de precipitaciones y dimensiones de las cuencas utilizadas en lacalibracin del modelo de Temez para el Uruguay

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00

01

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03

iA

b

C

d

e

i

bl

0:

cr c fc j axzar nr nah(apartado A.5 presentada al nal del Anexo), de esta manera se lograrprcr a fra hrgraa y caca, pr tienen diferencias signicativas entre los coecientes de escorrenta.e g r ar ar cara r parr (CP, i

ax

y a) y rcar parrHax, z c fc j q a frca rlos coecientes de escorrenta calculados y medidos sea mnima.

Se observ que la disminucin de los coecientes de Nash fuea, ca q a fra hrgraa pfaa parr rcara.

e fra cpara a ac r hrgraamedidos y calculados mediante el coeciente de correlacin.l ra a carac pra a taa A2.3.

Tabla A2.3 Resultados de la calibracin individual

CcaParr cara

nr nah

Crrac( ycaca)

Coeciente de

crra

Hax Cp iax a(/) (1/a) (/)

P. Pach 78.2 0.38 0.07 266 0.71 0.85 0.36 0.37oar 56.3 0.53 0.07 88 0.75 0.87 0.46 0.43sa J 102.3 0.30 0.08 182 0.74 0.86 0.32 0.33Pa Ch 75.8 0.11 0.07 106 0.73 0.85 0.42 0.44ma daz 90.4 0.25 0.08 12349 0.72 0.85 0.41 0.41draz 76.1 0.42 0.11 13715 0.70 0.84 0.39 0.38Arapy 31.3 0.71 0.12 4347 0.77 0.88 0.42 0.43Qgay 62.3 0.67 0.08 50000 0.70 0.84 0.33 0.34Pa Ra 115.6 0.14 0.08 38983 0.67 0.82 0.32 0.32tacar 91.2 0.48 0.11 6295 0.75 0.87 0.36 0.38sa Car 62.8 0.81 0.11 379 0.73 0.86 0.34 0.30Ca 58.3 0.32 0.07 271 0.76 0.87 0.41 0.41

Figura A2.1 Escurrimiento calculado y medido del ro Olimar

< >


65/116

55

ANEXOA

IMOdElOMENsuA


A.2.2

Para rar ra a carac pra a de ejemplo en la Figura A2.1 los grcos de escorrenta medida ycacaa a cca R oar.

A.2.2 Calibracin regional

la carac a a para hacr cc arpca cca. da q j pr pr arac prcpac crr caqr cca pa, cr rcarar a cca rgaza parr.

la rgazac parr ra racar ca frca r a cca (Frz a., 2000; Ga a., 2001). e a prcpac y a apraprac ya craa a arac paca, ra ar ca aarac cpra a capa r a

fr cca.

La capa superior la asociamos a los suelos superciales (suelovegetal), que han sido clasicados segn la profundidad y tipo de

a Cara s urgay (r mapa 2.1). e 1989 yg 2001 a d s y Aga mGAP caracrzch g parr aaca Agadp (r apara A.3).

e parr Hax

rpra a capaca xa rc agua del suelo al nal de cada mes. Dada la denicin de Agua

dp p pr prpr a rac prprca c chparr:

Hmax = CAD * ADd a carac a caa cca r a aq a a arac caa parr,cr q gra a parr CP, i

axy a. Pr c a carac

rga carar ar para pa.

la carac rga f hcha a ga q a a apa. e a prra aca carar parr CP,iax

y a, y se j Hax

=Ad, za a fc j a parr r nah:

Nash IndividualNash Regional

Y a ga apa car parr CAd za afuncin objetivo a partir de los coecientes de escorrenta:

CcalculadoCmedido

< >


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00

01

02

03

iA

b

C

d

e

i

bl

0:

Se opt adems por calibrar en 9 de las cuencas, y luego vericar ena 3 ra. l ar CAd, CP, i

axy a. cara

ca a taa A2.4.

Los resultados obtenidos en la calibracin y en la vericacin son los

q ra a taa A2.5 y A2.6 rpca.

A.3 Agua disponible de los suelos del uruguay

Se dene como Agua Disponible de un suelo a la diferencia entre suCapaca Cap y P marchz, cr, x

volumen de agua utilizable por la planta (Molno J.H., Califra A. 2001)

e Car A3.1 cra a ac pca aga

Parr CAd CP (1/da) iax()

var cara 0.92 0.30 0.0775 386

Tabla A2.4 Parmetros del Modelo de Temez calibrados para el Uruguay

Tabla A2.5 Resultados de la calibracin regional

CcaAga

dpHax

nr nah

Crrac( ycaca)

Coeciente de Escorrenta

() (/) m sa

P. Pach 91.4 83.7 0.71 0.84 0.36 0.37

oar 73.3 67.2 0.74 0.87 0.46 0.44

s. J 111.6 102.2 0.73 0.86 0.32 0.33

P. Ch 101.4 92.9 0.71 0.85 0.42 0.38

m.daz 102.8 94.2 0.70 0.84 0.41 0.40

draz 90.3 82.8 0.70 0.84 0.39 0.39

Arapy 37.3 34.1 0.76 0.89 0.42 0.46

Qgay 68.9 63.1 0.65 0.82 0.33 0.39

P.Ra 127.5 116.8 0.65 0.82 0.32 0.28

Tabla A2.6 Resultados de la validacin regional

CcaAga

dpHax

nr nah

Crrac( ycaca)

Coeciente de Escorrenta

() (/) m sa

P. Pach 91.4 83.7 0.71 0.84 0.36 0.37

oar 73.3 67.2 0.74 0.87 0.46 0.44

s. J 111.6 102.2 0.73 0.86 0.32 0.33

< >


67/116

57

ANEXOA

IMOdElOMENsuA


A.3

Cuadro A3.1 Agua Disponible de los Suelos del Uruguay (Molno y Califra, 2001)

Unidad Cartogrca de SuelosAga

dp()Unidad Cartogrca de Suelos Aga

dp()

Ccha Ha P. l tr 21,5 vrgara 117,1Qgay Chc 32,7 sa ma 117,3Capa Farrc 35,4 t 118,7

Carap 41,5 Ccha Crra 119,8srra Ag 42,6 Agra 123,7srra maha 43,9 iap -tr Ar 124,2sara tjra 50.0 Afrz 124,7srra a 50,1 laca 126,4Ccha saa Aa 51,8 taa - Rrgz 130,9mar 52,1 Rc a uraa 131,1Cra 55,2 va F 131,4saa Cara 63,6 P barr 131,6Ar 63,7 Fra mr 133,4Y 71.0 baar Jargrry 134,5Ccha Caraga 71,2 eca Par - la brja 136,7srra Pac 73.0 Arapy 136,8

Rc Rarz 73,3 bq 138,2Cc 73,6 Carpra 139.0sa Car 78.0 Aparc saraa 139,7Crr Cha 78,6 epar 141.0e C 78,6 sa Jrg 141,2sa Jac 83,1 e Pa 142,3mcra 84,7 Yg 145.0Zapc 84,8 ma or 145,8tr Crr 85,1 bac 146,2Pa Hrrra 85,8 Caaa n 146,4Arry Hpa 86,1 lra 146,7J Pr vara 87,2 Pa Ch 147,4Pa Paar 88,2 Rc Zara 148,3baa or 89.0 tra 148,4sa Gar - Gaycr 92,4 Ccha magra 150,2Car 93,2 R 150,6la Charqaa 95,2 sa Ra 152,7tr ia 96,6 Zapaar 153,2bacac 97,1 Ky 154,7Chapcy 100,1 Agra 155,1l mr 100,1 la Cara 156,1Arry bac 101.0 Ccha Crra 160,6R brac 102.0 R tacar 161.0ia maa 102,1 Ca 167,6va Ag 102,8 tacar 168,4

tr P 103,4 laga mr 169,3sa 107,2 ia mra 171,1Ca Paa 108,9 va sra 173,3baygrra 110,5 sa l 176,2tr bca 110,8 la tca 177,5lchgaa 113,3 baa Farrap 178,7baq 114,6 Rra 179,6Fray b 115,4 ia urgay 183.0Par 116,5

Mayo de 2001, J.H. Molno; A. Califra, Divisin Suelos y Aguas, Direccin General de Recursos Naturales Renova-bles, Ministerio de Ganadera, Agricultura y Pesca

< >


68/116


00

01

02

03

iA

b

C

d

e

i

bl

0:

disponible de las 99 Asociaciones de Suelos cartograadas en la base

a crrp a s da y Aca aCara Rcc s urgay caa 1:1.000.000(Aara a., 1976) (r mapa 2.1)

Pr ra par a 99 a agrpar cc rag ar Aga dp, y cra ca mapa 2.2.

l ar Aga dp fr cra c cacempricas que determinan la Capacidad de Campo, el Coeciente de

marchz Pra y a a apar, a parr cprca ara, , arca y ara rgca hrz .

A.4 Evapotranspiracin potencial en el uruguay

la apraprac pca (etP) p a crra , y ara rgca a c prara,raac ar, ca , ha raa y prafrca. la prara y a raac ar cc aay frca r ra y r, y pca aracraa, pr ca p r rpraa pr ccaa , ra q cpra a arara fc grazar.

ex a grafa ra ga prca para

ar a etP, r a aca: thrhwa, cya caara raa a prara a a, y Pa,q cra a a ara rgca q r a etP. u a a frac rgca p ared ocial de la Direccin Nacional de Meteorologa (DNM) evidencia

la dicultad para calcular la ETP mediante la frmula de Penman en

a ayra a ac rgca pa. s arga frac cara cra p a 5 acxpra i naca igac Agrpcara(iniA). la r prara a ara y etP Pa r w iniA-GRAs.

C j ar a rac x r a etPcacaa pr a , aaz para caa a acc ac xpra iniA a crrac r a etPcacaa pr thrhwa (Aparc mjar, 1989), aparr a prara a a y a etP cacaa c aen la ecuacin de Penman-Monteith denida por FAO (Allen et al.,

1998) c parr aja para a cc urgay.

En las guras A4.1 a A4.5 se presenta la correlacin entre ambas

r para a cc ac.

< >


69/116

59

ANEXOA

IMOdElOMENsuA


A.4

s a cpra aa a rac raa ac a etP a a ccaa cc etPPa/etPthrhwa a ccac, ca pra a Fgra A4.6. s raq ca x arca cpra acaq p racar prcpa c fc ayrac pr par prara y aaa ha afrca -r.

De la representacin graca se desprende adems que estaarac aca pra fr a a arac paca arac r a ac etP, pr ca aa ar cc aa pr r a cc ac aa(Fg.A4.6).

Figura A4.1 al 5 Correlacin entre ETP de Thornthwaite y Penman para las 5 estaciones de INIA

< >


70/116


00

01

02

03

iA

b

C

d

e

i

bl

0:

Pr r a crar a arac paca a etP rrr urgay acaa a gra prara a,para ca z a frac a r aca dnm a a ayr x a. s cac a etP thrhwapara a r prara a a a acccaa y pr frac p 30 a, a ca pra a taa A4.3 j aar a etP g thrhwa.

A parr a frac praa ar apa a apraprac a aa urgay.

Figura A4.6 Variacin anual de la relacin Penman - Thornthwaite

eac

etPIthornthwaItea aa(/)

eac

etPIthornthwaItea aa(/)

1981-2010 1981-2010

Arga 80.1 Pa e 67.3

Carrac 67.3 Rra 75.9

Ca 70.9 Rcha 66.8m 71.4 sa 79.7

mrc 70.5 tacar 72.3

m (Pra) 69.8 tra y tr 70.8

Pa tr(1) 72.6 tra (2) 69.5

Paya 75.3 Yg 74.4

(1) haa 2008 (2) 1983

Tabla A4.3 ETP media anual por Thornthwaite para las estaciones con informacin disponibleen el perodo 1981-2010

< >


71/116

61

ANEXOA

IMOdElOMENsuA


A.5

s cac g cc aa 30 a (1981-2010) para a 15 ac ccaa y, c j hacr cpara r , aaz caa cc a parr a aa. e a cparac q ra a FgraA4.7 ra q cc pra a arcaa ccca,pr q ra raza rprar a arac aa a etP urgay a c cc aa q a pr cc a 15 ac (taa A4.4).

e r, a apraprac a caqr p urgay ra ca p apa etP a urgay (Fgra A4.8), y ar etP arpac a parr a a y pca pr cc aaza (taa A4.4)

A.5 Funcin objetivo, nmero de Nash

e Apara A.2 rfr a a carac prcpac-crr urgay hz rfrca a azac r nah.

El nmero de Nash (Nash y Sutcliffe, 1970) se dene como:

R2=

Fo F

F

Figura A4.7 Ciclos anuales de ETP

< >


72/116


00

01

02

03

iA

b

C

d

e

i

bl

0:

:

Fo = QMi QM( )2

i

; F= QMi QCi( )2

i

;

QM=1

N QMii=1

N

Qm crr , y QC crr caca

a a apcac .

El Nmero de Nash toma valor 1 en el caso de que QM y QC sean

idnticos.

e F mar Ar may J J Ag s oc n dc

1,88 1,45 1,19 0,73 0,44 0,29 0,35 0,55 0,78 1,12 1,47 1,78

Tabla A4.4 Coecientes del ciclo anual medio de evapotranspiracin

Figura A4.8 - Isolneas de evapotranspiracin media anual

< >


73/116

63

ANEXOA

IMOdElOMENsuA


A.6

A.6 implementacin del modelo para la determinacindel escurrimiento

e cc crr a apca Temez de precipitacin-escurrimiento con los coecientes calibrados

para cca urgay, p r pa a paa cc a g fra.

Determinacin de los parmetros del modelo:

mxa capaca aaca aga :

Hmax = 0.916 ADParr a prcpac a para q xa crr:CPo= 0.30Parmetro de descarga de inltracin mxima:

Imax = 386 mmParr carga aaca rr:

= 2.325

1

mes

Planilla de clculo:

Descripcin de las columnas de la planilla, siendo las las los meses pr cca ():

columna I: var a prcpac:

Picolumna II: var a apraprac pca:

ETPicolumna III: mxa caa aga q p parcpar crr:

i = Hmax Hi1+ ETPicolumna IV: Prcpac a para q xa crr:

Poi= CPo(Hmax Hi1)

< >


74/116


00

01

02

03

iA

b

C

d

e

i

bl

0:

columna V: exc:

Ti= 0 si P

i P

o i

Ti=

(Pi P

o i)2

Pi+ 2P

o i

si Pi> P

o i

columna VI: Humedad del suelo al nal del mes:

Hi= Max(0,H

i1+ P

i T

i EP

i)

Para arr a c a rac p H= 0

columna VII: eapraprac ra:

ERi= min(H

i1+ P

i T

i,EP

i)

columna VIII: Inltracin a la zona saturada:

Ii= I

max

Ti

Ti+ I

max

columna IX: ecrr rc:

Asup i

= Ti

Ii

columna X: v aaca rr:

Vi= V

i1 e

+ I

i e

2

Para arr a c a rac p v= 0

columna XI: Apr rr:

Asubi = Vi1 Vi + Ii

columna XII: Apr a /:

ATi= A

supi

+ Asubi

columna XIII: Apr a H3/:

V

esci

= ATi

AC/100.000

< >


75/116

65

ANEXOS

IA

DISEODELASOBRASNECESARIAS

A.1

B: ImpLEmENtACIN DEL BALANCE hDRICO DE OfERtA y DEmANDA DE AguA

AnexoB

1

< >


76/116

66 DISEO y CONStRuCCIN DE pEquEAS pRESAS

00

01

02

03

IA

B

C

D

E

I

BL

0:

B. Implementacin del balance hdrico delembalse

El diagrama de ujo de la Figura B1 simula el comportamiento delembalse en el perodo de datos de estudio (meses 1 a N) de acuerdocon lo indicado en el Apartado 2.2,

Esto permite calcular mes a mes (i) el caudal que realmente puedeentregar el embalse (V

ri), y realizar un anlisis de garanta de la obra

Figura B1 Diagrama de ujo para el balance hdrico entre oferta y demanda

Vembi = Vemb i-1 + Vesc i (Ac Aemb i) / Ac + (P i Ev i) Aemb i Vdi Vs i

v

Vv i = Vemb i Vemb(Hv-H*)

Vr i = Vd i (Vemb(Ht-H*) Vemb i)

i = i+1

v, Ht, Vemb(H-H*), Aemb(H-H*), Vesci, Pi, Evi, Vd i, Vs i (i=1,N)

i =0

Vr i < 0

Salida: { }

Vv i = 0

i = N

Vr i = 0

NO

SI

SI

SINO

NO SI

NO

Vemb i H i Aemb i

aux

Vemb i = Vembv -H*)(H

Vemb i = Vemb(Ht-H*)

Aemb i = (Aemb i-1 + Aemb ) / 2

Vembaux aux=Vemb i-1 + Vesc i Vd i Vs i ; Vemb

auxAemb

Vemb i > Vemb(H -H*)

Vemb i < Vemb(H-H*)

Vr i i= Vd

Aemb0 = Aemb(Ht-H*)

Vemb0 = Vemb(Ht-H*)

t

FIN

Entrada: H

Vr i

< >


77/116

67

ANEXO

B

IImpLEmENtACINDELBALANCEh

DRICODEOfERtAyDEmANDADEAguA

B

(Hty H

v) para cubrir la demanda (V

di).

En el balance se ha considerado constante el caudal de servidumbrey el volumen de agua por inltracin en el vaso y en el dique a travsde la variable V

si(Hm3), que en una primera aproximacin se puede

considerar nula.Para facilitar su implementacin en una planilla de clculo, sepresenta el esquema siguiente:

Planilla de clculo:

Valores jos usados en la planilla:

VolHt = Volumen del embalse a la cota de la obra de tomaVolHv = Volumen del embalse a la cota de vertido

Ar = rea de cultivo regada por el embalse con el volumen Vdi = vdi . ArAc = rea de la cuenca de aporte

La siguiente es una descripcin de las columnas de la planilla con losvalores variables:

Columna Variable Unidad Descripcin

Columna I ao

Columna II mes i

Columna III Esci

(Hm3) Volumen de Escurrimiento para el ao/mes i (del modelo

de Temez)Columna IV P

i(mm) Valores mensuales de precipitacin sobre el embalse

(serie histrica)

Columna V Evi

(mm) Valores mensuales de Evaporacin desde el embalse(ciclo anual)

Columna VI vdi

(mm) Valores mensuales unitarios de la demanda segn elcultivo y el mes

Columna VII Pi-Ev

i(Hm3)/H Diferencia P

i-Ev

ien Hm3 de agua por cada H del

embalse

Columna VIII Vdi

(Hm3) Volumen mensual de demanda de riego para el rea acultivar

Columna IX Vsi

(Hm3) Volumen mensual perdido por ltracin y por servidumbre

Columna X Vembaux i (Hm3) Volumen preliminar de embalse suponiendo Vri =Vdi yVv

i=0

Vembaux i

=Vembi-1

+Esci-Vd

i-Vs

i

Columna XI Aembaux i (Ha) rea correspondiente del embalse suponiendo Vri =Vdi

y Vvi=0

Aembaux i

= f(Vembaux i

)

Columna XII Ai

(Ha) rea media preliminar del embalse durante el mes i:A

i= (Aemb

i-1+ Aemb

aux i) / 2

< >


78/116

68 DISEO y CONStRuCCIN DE pEquEAS pRESAS

00

01

02

03

IA

B

C

D

E

I

BL

0:

Columna XIII Bi

(Hm3) Volumen preliminar del embalse, ajustando valores delEscurrimiento, Precipitacin y Evaporacin sobre elembalse, a n del mes i :B

i=Vemb

i-1+ Esc

i(Ac A

i)/Ac +(P

i Ev

i)A

i Vd

i Vs

i

Columna XIV Vembi

(Hm3) Volumen de embalse a n del mes i, segn el siguienteesquema lgico: (Considerar un valor inicial de embalsemedio)

Columna XV Aembi

(Ha) rea del embalse a n del mes i:Aemb

i= f(Vemb

i)

Columna XVI Vvi

(Hm3) Volumen vertido en el mes, segn el siguiente esquemalgico:

Columna XVII Vri

(Hm3) Volumen regado en el mes segn el siguiente esquemalgico:

Bi > VembHvNO

NOSI

SI

Bi < VembHt Vembi = Bi

Vembi = VembHt

Vembi = VembHv

Para la planilla de clculo: Si( Bi>VembHv; VembHv; Si(Bi


79/116

ANEXOIC

DEtErm

INAcINDElAtOrmENtADEDIsEO

C.1

69

c. mtODO rAcIONAl y mtODO DEl Nrcs

c.1 Inodin

c.2 modo aiona

c.2.1 coneo bio definiione

c.2.2 co de ada xio voen de eoena

c.3 modo de Nrcs

c.3.1 coneo bio definiione

c.3.2 co de a toena de dieo

c.3.3 co de Voen de eiienoc.3.4 co de cada xio e Hidogaa de eida

c.4 siifiaione aa a deeinain de ada xio

AnexoC

1

< >


80/116

70 DIsEO y cONstruccIN DE pEquEAs prEsAs

00

01

02

03

IA

B

C

D

E

I

BL

0:

C. Mtodo racional y mtodo del NRCS

C.1 Introduccin

A continuacin se presenta el procedimiento de clculo para estimar

el caudal mximo de diseo y el volumen de escorrenta para even-tos extremos anuales con intervalo de recurrencia promedio mayor a

2 aos y cuencas de aporte con rea menor a 1000 km2 y tiempo de

concentracin menor a 6 horas.

Para cuencas mayores es necesario considerar el trnsito en la

cuenca subdividiendo la misma en subcuencas de tamao menores

a 1000 km2 de supercie y 6 horas de tiempo de concentracin.

El caudal de diseo de la tormenta se estimar empleando, segn

corresponda, la frmula Racional y/o el mtodo del NRCS, Servicio

de Conservacin de Recursos Naturales (USDA-NRCS, 2007) delDepartamento de Agricultura de los Estados Unidos (ver 3.1.1.3).

C.2 Mtodo racional

C.2.1 Conceptosbsicosydefniciones

Suponiendo que se inicia una lluvia con intensidad i constante y

que sta contina en forma indenida, el mtodo racionalconsidera

que la escorrenta comienza a generarse en forma instantnea,incrementndose hasta llegar a un valor mximo en un tiempo crtico,

igual al tiempo de concentracin (tc), instante a partir del cual toda la

cuenca contribuye simultneamente al caudal en la salida.

El mtodo tericamente asume que la intensidad de precipitacin es

constante durante toda la tormenta y uniforme en toda la cuenca.

El mtodo fue desarrollado en principio para cuencas urbanas, y su

extensin a pequeas cuencas rurales implica asumir que la inltracin

es uniforme en el tiempo. La escorrenta queda caracterizada por el

nivel de encharcamiento, que depende de la cobertura y la pendiente

de la supercie del suelo. La estructura de drenaje en cauces nodebe estar muy desarrollada, de forma de que el almacenamiento

temporario en la cuenca no sea relevante.

Los efectos de la precipitacin y tamao de la cuenca se tienen en

cuenta explcitamente y las otras caractersticas fsicas de la cuenca

se consideran indirectamente en el tiempo de concentracin y el

coeciente de escorrenta.

El coefciente de escorrenta representa la relacin entre el caudal

pico de escorrenta directa y la intensidad promedio de precipitacin

< >


81/116

71

ANEXOCI

mtODOrAcIONAlymtODODElNrc

s

C.3.1

en una tormenta. La estimacin del coeciente de escorrenta

constituye la mayor dicultad e incertidumbre en la aplicacin del

mtodo, dado que este coeciente debe tener en cuenta todos los

factores que afectan el caudal mximo: intensidad promedio y tiempo

de respuesta de la cuenca.

C.2.2 Clculo del caudal mximo y volumen de

escorrenta

El clculo del caudal mximo y el volumen de escorrenta mediante

el Mtodo Racional requiere la determinacin del coeciente de

escorrenta (segn Tabla 3.2), la intensidad mxima de la lluvia para

una duracin igual al tiempo de concentracin (determinada segn el

procedimiento de clculo descripto en el apartado 3.1.1.2) y el rea

de la cuenca (determinada segn lo descripto en el apartado 2.1.1).

El caudal mximo y el volumen de escorrenta se determinan

mediante las ecuaciones:

Q

max=

C.i.Ac

360y Vesc =

4.81 Qmax

tc

1000

donde:

Qmax

- caudal mximo (m3/s)

Vesc

- volumen de escorrenta (Hm3)

C - coeciente de escorrentai - intensidad uniforme en toda la cuenca para una duracin

igual al tiempo de concentracin (mm/h)

tc

- Tiempo de concentracin (hs)

Ac

- rea de la cuenca (Ha)

Para el volumen de escorrenta se asumi que el tiempo base del

hidrograma es 2.667 vece

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