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Propagación de crecidas provocadas por la ruptura de presas
FCT-UNL
João Bento Leal
11
CEHIDRO
FCT/Universidade Nova de LisboaCEHIDRO, Centro de Estudos de Hidrossistemas
Toachi Pilatón, La Palma, Ecuador, 30 Octubre 2012
João Bento Leal
Estructura de la presentación
• Introducción (el problema, causas, casos históricos)
• Modelación experimental y numérica
FCT-UNL
22
• Aplicación a un caso real
FCT-UNL Introducción
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
O que es una crecida (ola) provocada por la ruptura de una presa?
4
BARRAGEMMONTANTE
ÁGUA
JUSANTE
MONTANTE
ÁGUA
JUSANTE
PRESAATRÁS
A DELANTE
FCT-UNL Introducción
Principales causas para la ruptura de presas
⇒ Crecidas debidas a acontecimientos hidrológicos excepcionales
⇒ Problemas geotécnicos o de fundación
5
⇒ Acciones sísmicas
⇒ Inestabilidad estructural
⇒ Error en la gestión del embalse
⇒ Guerra o sabotaje
FCT-UNL Introducción
Datos estadísticos
De acuerdo con la Comisión Internacional de Grandes Presas (ICOLD, 1998), excluyendo China:
⇒ En todo lo planeta existen cerca de 15 000 Grandes Presas, tiendo sido registradas 1,5 rupturas por año
⇒ Sino, que las rupturas tienen disminuido en las últimas
6
⇒ Sino, que las rupturas tienen disminuido en las últimas décadas; 2,2% de las presas construidas antes de 1950 rompieran, siendo la porcentaje para presas más recientes de apenas 0,5%
⇒ El mayor número de rupturas acontece en los primeros 10 años de funcionamiento de las presas, especialmente cuando se hace el primero relleno
⇒ Las principales causas de ruptura de presas de betón son: erosión interna de la fundación e inestabilidad al deslizamiento
⇒ Las principales causas de ruptura de presas de terraplén son: desbordamiento y erosión interna de la presa y de la fundación
FCT-UNL Introducción
Datos estadísticos
⇒ La ruptura de presa con efectos más catastróficos ocurrió en 1975 en China. La ruptura de las presas de Banquiao y Shimantan, dejó millones de personas desalojadas y mató 26 000 personas. La epidemia y la hambre que se siguió mató cerca de 230 000 personas
⇒ 50% de las muertes ocurren a menos de 4,8 km de la presa
99% de las muertes ocurren a menos de 24 km de la presa
7
99% de las muertes ocurren a menos de 24 km de la presa
⇒ Fundamental tener un Plan de Emergencia Interno para la zona de
auto-salvamiento (ZAS) a delante, sus limites deben ser superiores a
5 km y con tiempos de llegada de la ola inferiores a 30 minutos(en Portugal la activación de este plan es de la responsabilidad del dueno de la obra)
⇒ También debe haber un Plan de Emergencia Externo para todo el
valle a delante que debe ser de la responsabilidad de la autoridades
competentes(en Portugal es el Sistema de Protección Civil)
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
PresaRuptura de la presa de St. Francis (USA) en 1928
CARACTERÍSTICAS
Introducción
8
CARACTERÍSTICAS
Altura = 61 m
Ancho del topo = 183 m
Presa en arco de betón
Capac. del embalse = 47 Mm3
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Ruptura de la presa de St. Francis (USA) en 1928
CAUSAS DE LA RUPTURA:
Se constató que la presa había sido
Introducción
9
Se constató que la presa había sido proyectada para una altura de 55 m y fue aumentada para 61 m, sin que la espesura de la base fuera también aumentada. La causa de la ruptura ha sido atribuida a la inestabilidad al derrumbamiento.DERRUBAMENTO
RUPTURA NA BASE
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Ruptura de la presa de St. Francis (USA) en 1928
Altura máxima = 43 m
Lo que ha quedado de la presa después de la ruptura CRECIDA (OLA):
Cerca de la presa
Introducción
10
Altura máxima = 43 m
Embalse atrás
Velocidad = 8 m/s (29 km/h)
cuando llegó al Océano Pacífico situado 87 km a delante
Velocidad = 8 km/h
Largura = 3,2 km
La crecida mató 470 personas, siendo considerado el peor desastre de la Ing. Civil en EUA ocurrido en el Siglo XX
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Ruptura de la presa de Malpasset (Francia) en 1959
CARACTERÍSTICASPresaPresa
Introducción
11
Altura = 66,5 m
Ancho del topo = 223 m
CARACTERÍSTICAS
Presa de Arco em Betón
Capac. del embalse = 50 Mm3
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Ruptura de la presa de Malpasset (Francia) en 1959
A delante existía una falla impermeable que no fue detectada,
CAUSAS DE LA RUPTURA:Cuña que instabilizó
Introducción
12
impermeable que no fue detectada, por se ubicar a alguna distancia (cerca de 46 m). Esta falla originó una distribución de presiones en la fundación bastante desfavorable, llevando al derrumbamiento de la presa
Falla impermeableno detectada
Zona permeável
Zona poco permeable
Forçaresultante
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Ruptura de la presa de Malpasset (Francia) en 1959
Altura máxima = 20 m
CRECIDA (OLA):
Cerca de la presa
Lo que se quedó de la presa después de la ruptura
Introducción
13
Altura máxima = 20 m
Velocidad = 10 m/s (36 km/h)
La ola causó la muerte a 433 personas, levando a alteraciones de los regalamientos y procedimientos de seguridad y a la implementación de sistemas de aviso e evacuación
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Ruptura de la presa de Teton (EUA) en 1976
Introducción
Presa
14
Altura = 93 m
Ancho del topo = 823 m
CARACTERÍSTICAS
Presa de Terraplén
Capac. del embalse = 350 Mm3
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Introducción
Ruptura de la presa de Teton (EUA) en 1976
Erosión interna en la junción lateral derecha, que inicialmente abrió un
CAUSA DE LA RUPTURA:
Início de la erosíón
15
derecha, que inicialmente abrió un “conducto”, conduciendo después al colapso del cuerpo de la presa
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Introducción
Ruptura de la presa de Teton (EUA) en 1976
CRECIDA (OLA):
El embalse se ha vaciado en 6 horas
Local donde se ubicaba la presa
16
El nível de agua en el río subió por lo menos 10 m
La ola causó la muerte a 14 personas y pérdidas estimadas en más de 1 billón de dólares, llevando a alteraciones en los procedimientos de seguridad y al aumento de la investigación en esta área
El embalse se ha vaciado en 6 horas
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Introducción
Accidente de la presa de Vajont (Itália) en 1963
Presa
Altura = 262 m
CARACTERÍSTICAS
Presa en Arco de Betón
17
Altura = 262 m
Ancho del topo = 160 m
Capac. del embalse = 115 Mm3
Una pendiente lateral con 260 Mm3
instabilizó y caió para dentro del embalse a una velocidade de 110 km/h, generando una ola con 250 m de altura y 50 Mm3 que passó por encima de la presa
CAUSAS DEL ACCIDENTE:
FCT-UNL
ALGUNOS CASOS HISTÓRICOS
Introducción
Accidente de la presa de Vajont (Itália) en 1963
CRECIDA (OLA):
Velocidad = 7 m/s (25 km/h)
Altura= 70 m
18
Velocidad = 7 m/s (25 km/h)
La ola causó la muerte a 2600 personas, conduciendo a alteraciones en la ejecución de proyectos y en la gestión del nivel en los embalses. Constituyó el accidente con presas más catastrófico ocurrido en Europa
Presa
FCT-UNL Introducción
Características de las crecidas en ríos con fundo móvil
IMPORTANTE:
• Incluir en transporte de sedimentos (flujos
El volumen de sedimentos depositados es de la misma magnitud del volumen de agua de la crecida
19
Retirada de Capart el al. 2003
sedimentos (flujos hiperconcentrados)
• Evaluar las alteraciones morfológicas y su impacto en la propagación de la crecida
FCT-UNL Modelación experimental y numérica
Realización de experimentos 1-D e 2-D.�
OBJETIVO: Contribuir para la comprensión de los aspectos más importantes de la propagación 1-D y 2-D
modelación experimentalmodelación experimental
21
Desarrollo de un modelo 1-D físicamente consistente,
integrando lo transporte de sedimentos.�
Desarrollo de un modelo 2-D (en planta).�
Análisis de los resultados experimentales para la caracterización
de los fenómenos, la validación de los modelos matemáticos 1-D y
2-D y su respectiva reformulación.
�
modelación numéricamodelación numérica
modelación conceptualmodelación conceptual
FCT-UNL
MODELACIÓN EXPERIMENTAL
b)b)
Modelación experimental y numérica
22Vista lateral del canal (LNEC)
FCT-UNL
MODELACIÓN EXPERIMENTAL
6 Condiciones iniciales en experimentos 16 Condiciones iniciales en experimentos 1--DD
fondo fijo secosin desnivel inicial
COMPORTAMONTANTE
fondo móvil secosin desnivel inicial
COMPORTAMONTANTE
0,4
0 m
fondo móvil secocon desnivel inicial
COMPORTAMONTANTE
ÁGUA
0,4
0 m
Modelación experimental y numérica
23
FUNDO FIXO
ÁGUA
JUSANTE0,4
0 m
fondo fijo con aguasin desnivel inicial
COMPORTAMONTANTE
FUNDO FIXO
ÁGUAJUSANTE
ÁGUA0,4
0 m
h j
ÁGUA
FUNDO MÓVEL
JUSANTE
FUNDO MÓVEL0
,40
m
0,0
7 m
fondo móvil con aguasin desnivel inicial
COMPORTAMONTANTE
FUNDO MÓVEL
ÁGUA JUSANTE
ÁGUA
FUNDO MÓVEL
0,4
0 m
h j
0,0
7 m
ÁGUA
JUSANTE
FUNDO MÓVELFUNDO MÓVEL
0,4
0 m
hs m
0,0
7 m
fondo móvil con aguacon desnivel inicial
COMPORTAMONTANTE
ÁGUA JUSANTE
ÁGUAFUNDO MÓVEL FUNDO MÓVEL
0,4
0 m
h j
hs m
0,0
7 m
Fondo móvil =Fondo móvil =
arena (s = 2,65)arena (s = 2,65)
piedrapiedra--pómez (s = 1,40)pómez (s = 1,40)
FCT-UNL
MODELACIÓN EXPERIMENTAL
RESULTADOS EXPERIMENTALES 1-D
FONDO DE ARENA CON AGUA Y CON DESNIVEL INICIAL
Modelación experimental y numérica
24
FCT-UNL
MODELACIÓN EXPERIMENTAL
4 Condiciones iniciales en experimentos 24 Condiciones iniciales en experimentos 2--DD
fondo fijo secoCOMPORTA
MONTANTE
ÁGUA
0,40
m
fondo móvil secoCOMPORTA
MONTANTE
ÁGUA
0,4
0 m
Modelación experimental y numérica
25
FUNDO FIXOJUSANTE
ÁGUA
0,40
m
fondo fijo con agua a delante
COMPORTAMONTANTE
FUNDO FIXO
ÁGUA
JUSANTE
ÁGUA
0,4
0 m
0,0
7 m
FUNDO MÓVELJUSANTE
0,4
0 m
0,0
7 m
fondo móvil con agua a delanteCOMPORTA
MONTANTE
FUNDO MÓVEL
ÁGUA
JUSANTE
ÁGUA
0,4
0 m
0,0
7 m
FCT-UNL
MODELACIÓN EXPERIMENTAL
RESULTADOS EXPERIMENTALES 2-D
FONDO DE PIEDRA-PÓMEZ
Modelación experimental y numérica
26
Vista frontal
FCT-UNL
MODELACIÓN CONCEPTUAL
FONDO DE PIEDRA-PÓMEZ (t = 4 s)
agua limpiaagua limpiaresalto hidráulico
fondo inmóvilfondo inmóvil
sheetsheet--flowflow
OBSERVACIONES EXPERIMENTALESOBSERVACIONES EXPERIMENTALES
Modelación experimental y numérica
27
x = 0 mx = 0 mx = 1 mx = 1 m x = x = --1 m1 m
fondo inmóvilfondo inmóvil
cavidad de erosión
MODELO CONCEPTUAL MORFOMODELO CONCEPTUAL MORFO--DINÁMICODINÁMICO
fundo imóvelz b
h c sheet-flow
hh w água limpa C w= 0
C c
C b= 1 - p
ρρρρwh w
ρρρρwh w + ρρρρch c uc
uw
ub= 0
( )c c w wh h h= +u u u
( )( )1 1w s Cρ = ρ + −
( ) ( )2 2 2 2( ) ( ) ( ) ( )c c c x c y x yC C h u u h u u= + +
Media en profundidadMedia en profundidad(depth(depth--average theory)average theory)
NOTA:NOTA:( )
( )
=
ux
y
u
u
FCT-UNL
MODELACIÓN CONCEPTUAL
( )( ) ( )( ) 0sx y
zhu hu
t x y
∂ ∂ ∂+ + =
∂ ∂ ∂
Ecuaciones de conservaciónEcuaciones de conservación
( )( ) ( )( ) 0ex y
zChu Chu
t x y
∂ ∂ ∂+ + =
∂ ∂ ∂
( )u h∂ ρ
22--DD11--DD
Modelación experimental y numérica
28
( )( )( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )
2 2 2 212
2
x
w w w c c c w w w w c c cx x
bw w w c c c w w c cx w y x c y bc x
u hu h u h g h h h h
t x
zu u h u u h g h h
y x
∂ ρ ∂ + ρ +ρ + ρ + ρ +ρ + ∂ ∂ ∂∂
+ ρ +ρ = − ρ +ρ − τ∂ ∂
( )( )( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
2 2
2 212
2
y
w w w c c c w w w c c cx w y x c y y y
bw w w w c c c w w c c bc y
u hu u h u u h u h u h
t x y
zg h h h h g h h
y
∂ ρ ∂ ∂ + ρ +ρ + ρ +ρ +∂ ∂ ∂
∂+ ρ + ρ +ρ = − ρ +ρ − τ ∂
Variables dependientes
cota de la superficie libre s bz h z= +
caudal másico por unidad de largura ( )xu hρ ( )yu hρ
cota del fondo equivalente que tiene en cuenta los sedimentos acumulados en la colona de agua
( )1e b c cz p z C h= − +
FCT-UNL
MODELACIÓN CONCEPTUAL
Tensión de arrastroTensión de arrastro
(ecuación de Chézy)(ecuación de Chézy)bc wR u= ρτ u
Altura (sheetAltura (sheet--flow)flow)
((Sumer et al. 1996; Pugh & Wilson 1999Sumer et al. 1996; Pugh & Wilson 1999))ch d = βθ
Ecuaciones de cierreEcuaciones de cierre
Modelación experimental y numérica
29
(ecuación de Chézy)(ecuación de Chézy)bc wR u= ρτ u ((Sumer et al. 1996; Pugh & Wilson 1999Sumer et al. 1996; Pugh & Wilson 1999))
Velocidad (sheetVelocidad (sheet--flow)flow)
((Sumer et al. 1996Sumer et al. 1996))( )3 44
2.5 17
cu g s d= β − θ
Concentración de sedimentosConcentración de sedimentos
(Bagnold (Bagnold 19661966))
( )( )2
2
8.03
1 1
gR uC
hs R u h
ξ=
− − ξ
Coeficiente nonCoeficiente non--dimensional dimensional de resistencia de Chézy que de resistencia de Chézy que depende del material del fondodepende del material del fondo
Constante que depende del Constante que depende del material del fondomaterial del fondo
Parámetro de ShieldsParámetro de Shields
donde es la velocidad de atritodonde es la velocidad de atrito
( )( )2* 1u g s dθ = −
*u Ru=
Constante que depende del Constante que depende del material del fondomaterial del fondo
FCT-UNL
MODELACIÓN CONCEPTUAL
Es efectuada con base en los resultados de sheet-flow obtenidos por
Sumer et al. (1996) y por Pugh y Wilson (1999), usando como parámetro
Evaluación de los coeficientes empíricosEvaluación de los coeficientes empíricos
Modelación experimental y numérica
30
Sumer et al. (1996) y por Pugh y Wilson (1999), usando como parámetro
de similitud la velocidad de sedimentación non-dimensional ( )dsgww 1* −=
Material del fondo (-) (mm) (-) (-) (-)
R(-)
Arena 2,65 0,77 0,89 7,0 0,57 0,007
piedra-pómez 1,40 1,22 1,10 6,6 0,64 0,010
s d *w ξβ
FCT-UNL
MODELACIÓN NUMÉRICA
Esquema de diferencias finitas de MacCormack Esquema de diferencias finitas de MacCormack -- TVDTVD
( ) ( )t x y
∂ ∂∂+ + =
∂ ∂ ∂
F U G UUS ( ) ( )
( ) ( )
1, , , ,
1
2
n p c ni j i j i j i j
n n n n
t
t t
+ = + + ∆ +
∆ ∆+ − + −
U U U S U
D D D D
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,01,0
1,5
2,0
2,5
3,0ρ
a)
distância-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0ρ
b)
distância
Modelación experimental y numérica
31
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( )
, 1, , , 1 ,
, , 1, , 1 ,
,
, 1, , , , 1
, , 1, , ,
se 2,6,...
se 3,7,...
se 4,8,...
n n n n ni j i j i j i j i j
n n n n ni j i j i j i j i j
pi j
n n n n ni j i j i j i j i j
n n n ni j i j i j i j i j
t tn
x x
t tn
x x
t tn
x x
t t
x x
+ +
− +
+ −
−
∆ ∆− − − − =∆ ∆∆ ∆
− − − − =∆ ∆=∆ ∆
− − − − =∆ ∆∆ ∆
− − − −∆ ∆
U F F G G
U F F G G
U
U F F G G
U F F G G( )1 se 5,9,...n n−
=
pre
visi
ón
pre
visi
ón
corr
ecci
ón
corr
ecci
ón
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( )
, , 1, , , 1
, 1, , , , 1
,
, , 1, , 1 ,
, 1, , , 1
se 2,6,...
se 3,7,...
se 4,8,...
n p p p pi j i j i j i j i j
n p p p pi j i j i j i j i j
ci j
n p p p pi j i j i j i j i j
n p p pi j i j i j i j i
t tn
x x
t tn
x x
t tn
x x
t t
x x
− −
+ −
− +
+ +
∆ ∆− − − − =∆ ∆∆ ∆
− − − − =∆ ∆=∆ ∆
− − − − =∆ ∆∆ ∆
− − − −∆ ∆
U F F G G
U F F G G
U
U F F G G
U F F G G( ), se 5,9,...pj n
=
Eq. de conservación de masa de Eq. de conservación de masa de la misturala mistura
Eq. conservación de cuantidad de movimiento de la mistura
aproximados de Roeaproximados de Roecond. de entropía de Harten e Hymencond. de entropía de Harten e Hymen
limitador de flujo de Van Leerlimitador de flujo de Van Leer
Corrección TVDCorrección TVDEq. de conservación de Eq. de conservación de masa de los sedimentosmasa de los sedimentos
Viscosidad artificial de JamesonViscosidad artificial de Jameson
( ) ( )1 2, 1 2, , 1 2 , 1 2n n n ni j i j i j i j
t t
x y+ − + −
∆ ∆+ − + −∆ ∆
D D D D
3
1 2, 1 2, 1 2, 1 2, 1 2, 1 2,
1
11 1
2
n k k k k ki j i j i j i j i j i j
k
ta e
x+ + + + + +
=
∆ = α ψ − −φ ∆ ∑D ɶ ɶ ɶ
( ) ( ) ( ) ( )2 4
1 2 1 2 1 11 2 1 2 3 3ni i i i i i ii i+ + + + −+ += ε − − ε − + −D U U U U U U
-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,01,0
1,5
2,0
2,5
3,0ρ
c)
distância
FCT-UNL
MODELACIÓN NUMÉRICA
RESULTADOS NUMÉRICOS 1-D
zs, zc e zb zs, zc e zb
FONDO DE ARENA CON AGUAY CON DESNIVEL INICIAL
FONDO DE PIEDRA-PÓMEZ SECO Y SIN DESNIVEL INICIAL
Modelación experimental y numérica
32
u u
Perfiles longitudinales
FCT-UNL
MODELACIÓN NUMÉRICA
RESULTADOS NÚMERICOS 2-D FONDO DE PIEDRA-PÓMEZ
zs
Modelación experimental y numérica
33
u(x) u(y)
Vista lateral
FCT-UNL
PRINCIPALES CONCLUSIONES
El aumento de la movilidade del fondo se traduce en un aumento de
la resistencia al flujo y en alteraciones significativas del fondo. Estas
alteraciones influencian lo andamiento de la superficie libre, con
posibilidad de ocurrencia de un resalto hidráulico.
La presencia de un desnivel inicial del fondo provoca la aceleración del
flujo, aumentando la celeridad de la frente de la ola y alterando lo
Modelación experimental y numérica
34
flujo, aumentando la celeridad de la frente de la ola y alterando lo
andamiento de la superficie libre.
La modelación por capas de transporte es adecuada para simular la
propagación de crecidas en canales con fondo móvil.
La hipótesis de transporte sólido en equilibrio no permite simular
adecuadamente el salto hidráulico provocado por las alteraciones del
fondo.
Lo modelo 2-D, aunque no contabilice lo efecto de la turbulencia,
consigue reproducir bien la zona de recirculación.
FCT-UNL
Plan de Emergencia Interno de la presa de Odelouca (Algarve, Portugal)
Las etapas para elaborar un Plan de Emergencia Interno son:
Aplicación a un caso real
•Encuadramiento
•Plan de acción
•Responsabilidades operacionales
36
•Sistema de Alerta y Aviso (SAA)
•Gestión del plan
La modelación de la inundación provocada por la ruptura de la presa
hace parte del Plan de Emergencia Interno y sirve de base a la
implementación del SAA y a la elaboración del Plan de Emergencia
Externo por parte de las autoridades competentes
FCT-UNL
Plan de Emergencia Interno de la presa de Odelouca (Algarve, Portugal)
Aunque ya están definidas por ley es buena práctica definir inicialmente
los principales intervinientes y responsables (nombres y contactos) por la
operación y aplicación del PEI:
Aplicación a un caso real
•Director del PEI deberá, en general, ser una persona perteneciente a
la empresa (Dueño de la Obra) (responsable por el PEI y su actualización)
37
•Autoridad nacional responsable por el control de la seguridad de
presas y por la investigación en caso de accidente
•Dueño de la Obra es la entidad responsable por la obra ante las
autoridades de la Administración Pública (responsable principal)
•Técnico Responsable por la obra, representante del Dueño de la Obra (responsable por la activación del PEI en caso de emergencia)
•Autoridades nacional, provincial y local responsables por el sistema
de Protección Civil (responsables por la coordinación entre el PEI y PEE y por las
acciones de socorro)
FCT-UNL
ENCUADRAMIENTO
Aplicación a un caso real
TúnelOdelouca-Funcho
38
Presa de Odelouca Presa de
FunchoPresa de Arade
Ribera de Odelouca
Rio Arade
confluenciaUbicación de la presa de Odelouca
FCT-UNL
Algunas características de la cuenca:
Aplicación a un caso real
•Área de la cuenca (en la sección de la presa)
= 393 km2
•Cuenca en zona de montaña con rocas
antiguas (rocas de pizarra arcillosa y gravas)
Presa
Ribera de Odelouca
Ciudad de Silves
ENCUADRAMIENTO
39
•Las corrientes de agua presentan depósitos
aluviales
•La ribera de Odelouca tiene cerca de 93 km de
extensión, con altitud entre 460 m y 1 m en la
confluencia con el rio Arade (ubicada a 15 km a
delante de la presa). Su declive medio es de 0,5%
Rio Arade
confluencia
Ciudad de Portimão
•La cuenca presenta baja demografía y es
mayoritariamente constituida por floresta y
bosques
FCT-UNL
Aplicación a un caso real
•El clima en la cuenca es caracterizado por veranos calientes y secos, y
inviernos algo lluviosos
•La precipitación media anual en la cuenca es de 728 mm, cuyos 85%
ocurren entre Noviembre y Abril
Algunas características de la cuenca:
ENCUADRAMIENTO
40
•Los caudales máximos de crecida son:
•T = 20 años Q = 472 m3/s
•T = 50 años Q = 586 m3/s
•T = 100 años Q = 689 m3/s
•T = 1 000 años Q = 1080 m3/s
•T = 5 000 años Q = 1401 m3/s
•T = 10 000 años Q = 1552 m3/s
FCT-UNL
Aplicación a un caso real
• Tipo: presa de terraplén con núcleo arcilloso
• Altura: 76 m
• Ancho del topo: 418 m
• Pendiente de atrás: 1:2,25(V/H) y 1/2(V/H)
• Pendiente a delante: 1:2,25(V/H) y 1/1,5(V/H)
• Año de construcción: 2010
Vista de delante
Algunas características de la presa:ENCUADRAMIENTO
41
• Pendiente a delante: 1:2,25(V/H) y 1/1,5(V/H)
• Capacidad máxima del embalse: 157 Mm3
• Aplicación: presa de almacenamiento paraabastecimiento Vista de delante
Vista de atrás Vista de atrás
FCT-UNL
Aplicación a un caso real
•Aliviadero: frontal controlado por 3 compuertas;
ubicado en la margen derecha;
Caudal máximo = 1455 m3/s
Canal rectangular
Longitud del canal = 167 m
AliviaderoAlgunas características de la presa:
ENCUADRAMIENTO
42
Longitud del canal = 167 m
Ancho del canal = 16 a 30 m
Disipación de energía: salto de ski con 21,5 m
Zona del
salto de
ski
FCT-UNL
Aplicación a un caso real
•Descarga de fondo:
Conducto metálico instalado en el túnel de desvío provisorio
DN 2000 mm
Caudal máximo = 54 m3/s
Vaciamiento total = 2 a 3 meses
Salida de la
descarga
Algunas características de la presa:
ENCUADRAMIENTO
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Control: dos compuertas
Entrada de la
descarga
FCT-UNL
Aplicación a un caso real
Algunas características de la obra importantes para el PEI:
ENCUADRAMIENTO
•Debe ser averiguada la existencia de otras presas que puedan influenciar
la operación de la misma y articular los respectivos PEIs y PEEs
•Definición del local donde quedará ubicado el Puesto de Observación y
Controlo (POC) (local donde se reunirán los responsables del PEI, debe no ser
influenciado por el accidente, permitir su monitorización y observación visual, ser de fácil
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influenciado por el accidente, permitir su monitorización y observación visual, ser de fácil
acceso, tener sistema de comunicación fiable y equipaje de operación)
•Debe ser asegurado un sistema de iluminación y alimentación eléctrica
alternativo y fiable a todos los locales importantes (POC, equipaje de
monitorización, dispositivos de operación)
•Deben ser definidos los accesos a todos los locales importantes y
estimados los tiempos de dislocación (POC, equipaje de monitorización,
dispositivos de operación)
•Deben ser definidos los medios de identificación de situaciones de
emergencia (observación visual, equipaje de monitorización preferencialmente con
teletransmisión)
FCT-UNL
Aplicación a un caso real
Lo primero paso es obtener el hidrograma a partir de um modelo de brecha:
MODELACIÓN DE LA INUNDACIÓN EN CASO DE RUPTURA
•Fue usado el modelo RoDab, desarrollado por Franca (2004), que permite
obtener el hidrograma teniendo como condición de frontera a delante la
descarga de la brecha, que por su turno es dependiente de la erosión de
la brecha. La evolución de la brecha es basada en las características de
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la brecha. La evolución de la brecha es basada en las características de
erosión del material de la presa usando una ecuación de Exner adaptada
FCT-UNL
Fueran medidas diversas secciones, no solo en la ribera de Odelouca como en otras corrientes
Aplicación a un caso realMODELACIÓN DE LA INUNDACIÓN EN CASO DE RUPTURA
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en otras corrientes de agua que por elevación del nivel puedan ser afectadas
FCT-UNL
Perfil del fundo erosionable y fijo
Aplicación a un caso realMODELACIÓN DE LA INUNDACIÓN EN CASO DE RUPTURA
Ancho del fondo
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Estimativa del coeficiente de rugosidad de Manning-Strickler (K = 1/n)
FCT-UNL
Aplicación a un caso realMODELACIÓN DE LA INUNDACIÓN EN CASO DE RUPTURA
Condiciones iniciales y de frontera del modelo de propagación:
•Condiciones iniciales
CI1 – distribución de caudales al longo de la ribera
CI2 – perfil inicial del fondo e distribución inicial de la geometría de las
secciones
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CI3 – distribución de las alturas del flujo para los caudales de CI1 (“warm
up” para régimen estacionario)
•Condiciones de la frontera de atrás (sección de la presa)
CFA1 – hidrograma de crecida en la sección de la presa (modelo de brecha)
CFA2 – hidrograma de caudales de sedimentos en la sección de la presa
•Condiciones de la frontera final (mar)
CFF – nivel máximo de marea (para el valle del Arade se utilizó en la
confluencia las cotas generadas en el valle principal)
FCT-UNL
Aplicación a un caso realMODELACIÓN DE LA INUNDACIÓN EN CASO DE RUPTURA
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Mapa de inundación
FCT-UNL
Aplicación a un caso realMODELACIÓN DE LA INUNDACIÓN EN CASO DE RUPTURA
Pormenor del mapa de inundación
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Área de 620 ha
FCT-UNL
Aplicación a un caso real
CARACTERIZACIÓN DE LA ZAS
Después de definida la Zona de Auto-Salvamiento (ZAS) es necesario hacer un levantamiento completo de todas las personas (edades, contactos, medios de transporte), las edificaciones, vías de comunicación y infra-estructuras
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Se ha estimado que 142 personas residen o desarrollan actividades en la ZAS
Asumiendo adecuado el sistema de aviso dentro de la ZAS y tiempos entre la ruptura y el aviso en la ZAS de 15 minutos, se estima el numero expectable de victimas mortales dentro de la ZAS (en el caso 71 victimas)
FCT-UNL
•Ejemplo de un formulario de caracterización de edificaciones en la ZAS
•Han sido
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•Han sido caracterizadas todas las edificaciones existentes y contactados los residentes (99 formularios)
FCT-UNL
Aplicación a un caso real
OTROS ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UN PEI
•Plan de acción– Criterios de decisión y niveles de alerta– Cadena de decisión y comando para cada nivel de alerta– Definición de circunstancias excepcionales e ocurrencias anómalas
(indicadores cuantitativos y cualitativos)– Tipo de respuesta: acciones preventivas y mitigadoras para cada nivel
de alerta– Recursos materiales y humanos
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•Sistema de Alerta y Aviso (SAA)
•Gestión del plan
– Recursos materiales y humanos
– Cadena de alerta– Procedimientos de notificación (sistemas de comunicación, sistemas
de aviso, articulación con el PEE)– Dispositivos de aviso
– Implementación del PEI– Capacitación de los técnicos responsables– Evaluación continua de la operatividad del PEI– Informe de accidentes y incidentes– Manutención y actualización del PEI
FCT-UNL
Aplicación a un caso real
OTROS ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UN PEI
•Plan de acción– Criterios de decisión y niveles de alerta
– Definición de circunstancias excepcionales e ocurrencias anómalas (indicadores cuantitativos y cualitativos)
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FCT-UNL
Aplicación a un caso real
OTROS ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UN PEI
•Plan de acción– Cadena de decisión y comando para cada nivel de alerta
•Sistema de Alerta y Aviso (SAA)– Cadena de alerta
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FCT-UNL
Aplicación a un caso real
OTROS ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UN PEI
•Plan de acción
– Tipo de respuesta: acciones preventivas y mitigadoras para cada nivel de alerta
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FCT-UNL
Aplicación a un caso real
OTROS ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UN PEI
•Plan de acción
– Recursos materiales y humanos
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FCT-UNL
Aplicación a un caso real
OTROS ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UN PEI
•Sistema de Alerta y Aviso (SAA)
– Procedimientos de notificación (sistemas de comunicación, sistemas de aviso, articulación con el PEE)
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FCT-UNL
Aplicación a un caso real
OTROS ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UN PEI
•Sistema de Alerta y Aviso (SAA)
– Dispositivos de aviso
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