Tajamar Es 2011

TAJAMARES

FACULTAD DE

AGRONOMIAUNIVERSIDAD DE LA REPUBLICA

BIBLIOGRAFIABUREAU OF RECLAMATION (1966) Diseo de presas pequeas. CompaaEditorial Continental S.A. Mxico.

CHOW, V. T.; MAIDMENT, D. y MAYS, L. (1994) Hidrologa aplicada. McGraw-Hill Interamericana S.A.

DINAGUA (2011) Manual de diseo y construccin de pequeas presas.www.mvotma.gub.uy/dinagua

GARCA PETILLO, M. y CNEPA, P. (2008) Manual para el diseo y laconstruccin de tajamares de aguada. Proyecto Produccin Responsable.

GARCA PETILLO, M. Balance de un tajamar-Riego. www.fagro.edu.uy/ dptos/suelos/ hidrologa

GENTA, J.L.; CHARBONIER, F.; FAILACHE, N. y ALONSO, J. (2003) Modeloprecipitacin escurrimiento de paso mensual. IMFIA, Facultad de Ingeniera.

KOOLHAAS, M. (2003). Embalses agrcolas. Diseo y construccin. Ed. HemisferioSur.

Introduccin

Perodos de exceso y dficit

Qu es un tajamar?

En Uruguay, condiciones favorables En Uruguay, condiciones favorables

rea de la cuenca de aporte de la obraA

Movimiento de tierra (m3) segn cultivo

rea de la cuenca (h) segn cultivo

APTITUD DE DIFERENTES REGIONES DEL PAIS PARA CONSTRUIR TAJAMARES

Agua Subterrnea

Agua SuperficialAgua Superficial

- Alta eficiencia- Dos laderas prximas- Lnea de aproximacin con baja pendiente

UBICACIN DE LOS TAJAMARES

Eficiencia = Vol. agua almacenada (m3)Vol. de tierra a mover (m3)

- Lnea de aproximacin con baja pendiente- Tierra adecuada cerca de la obra- Cerca de la chacra a regar o el potrero- No hacerlo al pie de chacras erosionadas- No aprovechar crcavas activas- Conservacin de suelos en la cuenca

CORTE LONGITUDINAL

CORTE TRANSVERSAL

Anlisis de tajamares

60708090

100

E

f

i

c

i

e

n

c

i

a

0102030405060

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000Volumen almacenado (m3*103)

E

f

i

c

i

e

n

c

i

a


25

30

35

40

E

f

i

c

i

e

n

c

i

a

0

5

10

15

20

25

0 500 1000 1500 2000 2500 3000Volumen almacenado (m3*103)

E

f

i

c

i

e

n

c

i

a


1000

1200

1400

1600

V

o

l

.

a

l

m

a

c

.

(

m

m

h

a

c

u

l

t

i

v

o

-

1

)

II

V

o

l

u

m

e

n

a

l

m

a

c

e

n

a

d

o

(

m

3

x

1

0

)

0

200

400

600

800

0 3 6 9 12Area cuenca/rea cultivo

V

o

l

.

a

l

m

a

c

.

(

m

m

h

a

c

u

l

t

i

v

o

III

II

IV

V

o

l

u

m

e

n

a

l

m

a

c

e

n

a

d

o

(

m


12

14

16

18

F

r

e

c

u

e

n

c

i

a

0

2

4

6

8

10

F

r

e

c

u

e

n

c

i

a

50 150 250 350 450 550

Escurrimiento (mm ha-1)

Se miden las reas parciales con planmetro polar o plantilla de puntos.

Volumen parcial = rea 1 + rea 2 x I.V.

Altura de la cortina para el Volumen til

Volumen parcial = rea 1 + rea 2 x I.V.2

Volumen total = Volumenes parciales

30

30 29 28 27 26 25 24 24 25 26 27 28 29 30 29 28 27 26 25 24 24 25 26 27 28 29

Cota reaSemisuma de reas

sucesivas (m2)Intervalo

vertical (m)

Volmenes

Parciales (m3) Acumulados (m3)

24.50 0 0 0 0 0

25.00

25.50

26.00

26.50

27.00

27.50

28.00

1500 750 0.50 375 3753500 2500 0.50 1250 16258000 5750 0.50 2875 4500

15000 11500 0.50 5750 1025032000 23500 0.50 11758 2200045000 38500 0.50 19250 4125057000 51000 0.50 25500 66750

CURVAS ALTURA/AREA-VOLUMEN

2

2,5

3

3,5

4

a

l

t

u

r

a

(

m

)

0

0,5

1

1,5

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

m3/m2

a

l

t

u

r

a

(

m

)

AREA

VOLUMEN

Volumen a almacenar

Precipitacin Evaporacin

Evaporacin = Eo x 0.7

Riego = Demanda de riego

Escurrimiento = Temez

Precip itac in (P)

Excedente (T) P - T

Evapo transp iracin (ETR)

Balance Hdrico Modelo PrecipitacinEscurrimiento de paso Mensual

P - T

Sue lo (H ( H max )) In filtrac in

(I ( I max ))

A lm acenam iento Sub te rrneo

(V )

Aporte Superfic ia l ( A sup )

Aporte S u b te rrneo ( A sub )

Esco rrentia Tota l (A T )

oii

ii

oii

i PsiPPoiP

PPT

+

=

2

)( 2

Ti = 0 si Pi Poi

= H H ETP H CAD * AD

Balance Hdrico Modelo Precipitacin Escurrimiento de paso Mensual

i = HMax Hi-1 + ETP HMax = CAD * AD

Poi = CPo (HMax Hi-1)

Hi = MAX ( 0; Hi-1 + Pi Ti ETPi )

ETRi = min(ETPi; Hi-1 +Pi Ti,)

21 **

t

i

t

ii eIeVV

+=

tt

A sup i= Ti Ii escorrenta superficial

A subi = V i-1 - Vi + Ii aporte subterrneo

A Ti = A sup i + A sub i escurrimiento Total

maxmax

IT

TII

i

ii +

= infiltracin al almacenamiento subterrneo

ti

tii etIeQQ

+=

****1

Calibracin del modelo en Uruguay(12 cuencas):

CAD: 0.916CP0 = 0.30 = 2.325IMAX = 386ETP Penman = 1.38* ETP Thornthwaite

Datos necesarios para la aplicacin del modelo

Pi: Precipitacin en la cuenca (mm/mes)

AC: Superficie de la cuenca de aporte (h)

ETPm: Evapotranspiracin media mensual (mm/mes)

ETPi: Ciclo anual medio de ETP (mm/mes) ETPi: Ciclo anual medio de ETP (mm/mes)

AD: Agua Disponible de los suelos (mm)

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

Coeficiente de distribucin del ciclo anual

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

1.88 1.45 1.19 0.73 0.44 0.29 0.35 0.55 0.78 1.12 1.47 1.78

Unidad Cartogrfica de Suelos (escala 1:1.000.000)

GrupoAgua Disp.

(mm)Unidad Cartogrfica de

SuelosGrupo

Agua Disp. (mm)

Alfrez AF C 124,7 Lechiguana Le D 113,3

Algorta Al C/D 123,7 Libertad Li C 146,7

Andresito An B 63,7 Los Mimbres LM C 100,1

Angostura Ag A/D 155,1 Manuel Oribe MO C 145,8

Aparicio Saravia AS C 139,7 Masoller Ma C 52,1

Arapey Ay D 136,8 Montecoral Mc D 84,7

Arroyo Blanco AB C 101,0 Palleros Pll C/D 116,5

Arroyo Hospital AH C 86,1 Paso Cohelo PC D 147,4

Agua disponible en los suelos del Uruguay

Arroyo Hospital AH C 86,1 Paso Cohelo PC D 147,4

Bacacu Ba B 97,1 Paso Palmar PP B 88,2

Balneario Jaureguiberry BJ A 134,5 Pueblo del Barro PB D 131,6

Baado de Farrapos BF D 178,7 Puntas de Herrera PdH C 85,8

Baado de Oro BO C 89,0 Queguay Chico QCh D 32,7

Baygorria By C 110,5 Rincn de la Urbana RU C 131,1

Bellaco Bc D 146,2 Rincn de Ramirez RR D 73,3

Bquelo Bq C 138,2 Rincn de Zamora RZ B/C 148,3

Blanquillo Bl C 114,6 Ro Branco RB D 102,0

Segunda Aproximacin. Mayo de 2001, J.H. Molfino; A. Califra, Divisin Suelos y Aguas, Direccin General de Recursos Naturales Renovables, Ministerio de Ganadera, Agricultura y Pesca


GrupoAgua Disp. (mm)

Unidad Cartogrfica de Suelos

GrupoAgua Disp.

(mm)

Caada Nieto CN D 146,4 Ro Tacuaremb RT D 161,0

Capilla de Farruco CF B/D 35,4 Risso Ri D 150,6

Carap Ca B 41,5 Rivera Rv B 179,6

Carpintera Cpt D 139,0 Salto St D 107,2

Cebollat Cb C 167,6 San Carlos SC C 78,0

Cerro Chato CCh B 78,6 San Gabriel - Guaycur SG-G B 92,4

Colonia Palma CP C 108,9 San Jacinto SJc D 83,1

Constitucin Ct A 73,6 San Jorge Sjo D 141,2

Cuar Cr D 93,2 San Luis SL D 176,2

Cuchilla Caraguat Cca C 71,2 San Manuel SM C 117,3

Cuchilla Corrales Cco C 160,6 San Ramn SR D 152,7

Cuch. de Haedo P de Los Toros CH-PT D 21,5 Santa Clara SCl B 63,6

Cuchilla del Corralito CC C/D 119,8 Sarand de Tejera SdT B/C 50,0

Cuchilla Mangueras CM C 150,2 Sierra de Aigu SAg D 42,6

Cuchilla Santa Ana CSA C 51,8 Sierra de Animas SA B 50,1

Curtina Cu D 55,2 Sierra de Mahoma SMh B 43,9

Chapicuy CH B 100,1 Sierra Polanco SP B/C 73,0

Ecilda Paullier - Las Brujas EP-LB C 136,7 Tacuaremb Ta C 168,4



Grupo

Agua Disp. (mm)

Unidad Cartogrfica de Suelos

Grupo

Agua Disp. (mm)

El Ceibo EC D 78,6 Tala - Rodrguez Tl-Rd C/D 130,9

El Palmito Epa C 142,3 Toledo Tol C 118,7

Espinillar Ep C 141,0 Tres Bocas TB C 110,8

Fraile Muerto FM C 133,4 Tres Cerros TC B/C 85,1

Fray Bentos FB C 115,4 Tres Islas TI B 96,6

India Muerta Imu D 171,1 Tres Puentes TP B/C 103,4

Isla Mala IM C 102,1 Trinidad Tr C/D 148,4

Islas del Uruguay IU D 183,0 Valle Aigu VA C 102,8

Itapeb -Tres rboles I-TA D 124,2 Valle Fuentes VF C 131,4

Jos Pedro Varela JPV C 87,2 Vergara Ve D 117,1

Kiy Ky C/D 154,7 Villa Soriano VS C 173,3

La Carolina LC C/D 156,1 Y Yi B/C 71,0

La Charqueada LCh D 95,2 Young Yg C 145,0

Laguna Mern Lme D 169,3 Zapallar Zp C 153,2

Las Toscas LT B 177,5 Zapicn Za C 84,8

Lascano La D 126,4


Este balance se corre para una seriehistrica usando el programa Balance de untajamar.xls

A los efectos de seguir un ejemplo, asumimos que se precisaalmacenar 52.500 m3, que corresponden a una altura (MRE) de3.35 m

Con ese tajamar

Con 36 has de cuenca

Para regar 11 has de papa por surcos (ef 60%)

Probabilidad de dficit 5.26% Probabilidad de dficit 5.26%

Volumen mximo 52500 m3

Altura mxima 3.35 m

ELIMINACION DE LOS EXCESOS

Descarga de fondo

FiltroMximo remanso esttico

Aliviadero de mnimas

Compuerta

Anclaje

collarines

ELIMINACION DE LOS EXCESOSVertedero de mx.

Descarga de fondo


ELIMINACION DE LOS EXCESOS

Descarga de fondo

Filtro Mximo remanso esttico


Anclaje

Vertedero de mx.Aliviadero de mnimas d

CLCULO DE LA DISTANCIA d

ESCURRIMIENTO DE 10 mm

Vol.Esc.= 0.010 m x 360000 m2 = 3600 m3


Vol.Esc. = 0.020 m x 360000 m2 = 7200 m3

MTODO HIDROLGICO

Volumen total = 52500 +3600 = 56100 m3 Volumen total = 52500 +7200 = 59700 m3


2

2,5

3

3,5

4

a

l

t

u

r

a

(

m

)

3,353,44

El fondo del vertedero de mximas se ubica a la altura de 3.44 m

0

0,5

1

1,5

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

m3/m2

a

l

t

u

r

a

(

m

)

AREA

VOLUMEN

52500 56100

CLCULO DE LA DISTANCIA d


Vol.Esc.= 0.010 m x 360000 m2 = 3600 m3


Vol.Esc. = 0.020 m x 360000 m2 = 7200 m3

MTODO HIDROLGICO

Volumen total = 52500 +3600 = 56100 m3

Altura correspondiente 3.44 m

d = 3.44 3.35 = 0.09 m

Volumen total = 52500 +7200 = 59700 m3

Altura correspondiente 3.51 m

d = 3.51 3.35 = 0.16 m

4. Prediccin del escurrimiento

4.1. Caudal pico de escurrimiento

Seleccin del mtodo de clculo

Si TdeC < 20 Mtodo Racional

Si TdeC > 20 y Ac > 400 h Mtodo S.C.S. Si TdeC > 20 y Ac > 400 h Mtodo S.C.S.

Si TdeC > 20 y Ac < 400 h Ambos mtodos

Mtodo Racional(C.E.Ramser, 1927)

Conceptos bsicos

Supuestos en que se basa

3600)2A(mI(m/h).C./s)3(mQMAX =

CuencaArea

IVxNCLPendiente

=

..L.C.N. = Longitud de las curvas de nivel (m)I.V. = intervalo vertical (m) entre las curvas de nivelArea de la cuenca (m2)

Coeficiente C: Para obtener el coeficiente de escorrentaC de tablas, es necesario estimar la pendiente de lacuenca y fijar el perodo de retorno a utilizar

Perodo de Retorno (T)

(1/vu)r)(11

1T

=

T = Perodo de retornor = Riesgo asumidovu = Vida til de la obra

Criterios de diseo generalizado para estructuras de control de agua

(Perodo de Retorno)

1. Presas con poca probabilidad de prdida de vidas

Vol (m3* 10) Altura (m) P.R. (aos)

1.1. Presa pequea 60 - 1.250 7.60 12.20 50 100

1.2. Presa mediana 1.250 - 61. 650 12.20 - 30.50 100 - +1.2. Presa mediana 1.250 - 61. 650 12.20 - 30.50 100 - +

1.3. Presa grande 61.650 - + 30.50 - + E.L.V.

2. Alcantarillas 5 10

3. Drenaje agrcola 5 50

Fuente: adaptados de Chow, V.T., Hidrologa Aplicada

Perodo de Retorno

Para tajamares y presas de menos de 5 m de altura:

Tr = 50 aosTr = 50 aos

Fuente: DINAGUA Manual para diseo y construccin de pequeas presas

Coeficientes de escorrenta C para ser usados en el Mtodo Racional.

Caractersticas de la superficie Perodo de retorno (aos)

2 5 10 25 50 100 500

Area de cultivos

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

Promedio, 2-7% 0.35 0.38 0.41 0.44 0.48 0.51 0.60

Pendiente, superior a 7% 0.39 0.42 0.44 0.48 0.51 0.54 0.61

Pastizales

Plano, 0-2% 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53

Promedio, 2-7% 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58


Bosques

Plano, 0-2% 0.22 0.25 0.28 0.31 0.35 0.39 0.48

Promedio, 2-7% 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.56


Fuente: Chow, V.T., 1994. Hidrologa aplicada. Los valores son los utilizados en Austin, Texas.

Tormenta de diseo Es la mximaintensidad de lluvia (I) para una duracinigual al tiempo de concentracin (Tc) dela cuenca, para un determinado perodola cuenca, para un determinado perodode retorno (T)

TIEMPO DE CONCENTRACIN

1. Mtodo de V. T. Chow

Velocidad del agua en funcin de la cobertura y la pendiente

Condiciones de la superficie Pendiente (%)

0 - 3 4 - 7 8 11 12 - +

Flujo no concentrado

Bosques 0 - 0.46 0.46 - 0.76 0.76 - 0.99 0.99 - +

Pasturas 0 - 0.76 0.76 - 1.07 1.07 - 1.30 1.30 - +Pasturas 0 - 0.76 0.76 - 1.07 1.07 - 1.30 1.30 - +

Cultivos 0 - 0.91 0.91 - 1.37 1.37 - 1.67 1.67 - +

Pavimentos 0 - 2.59 2.59 - 4.11 4.11 - 5.18 5.18 - +

Flujo concentrado

Canales naturales mal definidos 0 - 0.61 0.61 - 1.22 1.22 - 2.13 2.13 - +

Canales naturales bien definidos Calcular por frmulas

Tc = D / V

2.1 Mtodo de Ramser y Kirpich (para flujo concentrado)

Tc = 0.0195 L 0.77 S -0.385

Tc - tiempo de concentracin (minutos)L - longitud hidrulica de la cuenca en (m) (mayor trayectoria de flujo)S - pendiente (m/m)

2.2 Mtodo del S.C.S. 2.2 Mtodo del S.C.S. (para flujo no concentrado)

Tc = 0.91134 * (L k (S-0.5))

Tc - tiempo de concentracin (horas)L - longitud hidrulica de la cuenca en (Km) (mayor trayectoria de flujo)S - pendiente (%)K - coeficiente de cobertura del suelo

Cobertura del suelo KBosques con espeso mantillo sobre el suelo 3.953

Barbecho de hojarasca o cultivos de mnimo laboreo 2.020Pasturas 1.414

Cultivos en lnea recta 1.111

Coeficiente K del mtodo del SCS

Cultivos en lnea recta 1.111

Suelo prcticamente desnudo y sin arar 1.000

Vas de agua empastadas 0.666

rea impermeable 0.500

Onda de trnsito en el tajamar

gHV =

donde:V - Velocidad de la onda en el tajamar (m/s)g - Aceleracin de la gravedad (9.81 m/s2)H - Profundidad media del tajamar (m)

Tiempo de concentracin totalTc = Tiempo en la cuenca + tiempo en el lago

Curvas Intensidad, Duracin, Frecuencia (IDF)

Volumen total de escorrenta


Caudal pico de escorrenta

Tcxmax

Qx4810esc

V =

Vesc = m3

Qmx= m3/s

Tc = horas

Volumen total de escorrenta

Ejemplo rea de la cuenca: 36 has

Pendiente promedio: 5%

Cobertura del suelo: pasturas naturales

Mximo recorrido del flujo: 775 m Mximo recorrido del flujo: 775 m

Ubicacin: NEC

Coeficiente C de escurrimientoCaractersticas de la superficie Perodo de retorno (aos)

2 5 10 25 50 100 500

Area de cultivos

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

Promedio, 2-7% 0.35 0.38 0.41 0.44 0.48 0.51 0.60


PastizalesPastizales

Plano, 0-2% 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53

Promedio, 2-7% 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58


Bosques

Plano, 0-2% 0.22 0.25 0.28 0.31 0.35 0.39 0.48

Promedio, 2-7% 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.56


Tiempo de concentracinVelocidad del agua en funcin de la cobertura y la pendiente

Condiciones de la superficie Pendiente (%)

0 - 3 4 - 7 8 11 12 - +

Flujo no concentrado

Bosques 0 - 0.46 0.46 - 0.76 0.76 - 0.99 0.99 - +

Pasturas 0 - 0.76 0.76 - 1.07 1.07 - 1.30 1.30 - +

Cultivos 0 - 0.91 0.91 - 1.37 1.37 - 1.67 1.67 - +Cultivos 0 - 0.91 0.91 - 1.37 1.37 - 1.67 1.67 - +

Pavimentos 0 - 2.59 2.59 - 4.11 4.11 - 5.18 5.18 - +

Flujo concentrado

Canales naturales mal definidos 0 - 0.61 0.61 - 1.22 1.22 - 2.13 2.13 - +

Canales naturales bien definidos Calcular por frmulas

775 m / 0.86 ms-1 = 901 s = 15 min 01 s = 0.25 h

Intensidad mxima de la lluvia

80 mm

1.3

50

0.25

0.33

P(0.25,50) = 80 * 1.30 * 0.33 = 34 mm

I = 34 / 0.25 h = 136 mm/h = 0.136 m/h

P(d,Tr) = P(3,10) * CT(Tr) * CD(d)I (mm/h) = P(d,Tr) / d

Q = 0.45 * 0.136 m/h * 360.000 m2 / 3600

Qmx = 6.120 m3/s = 6120 l/s


Vol total = 4810 * 6.120 * 0.25 = 7.359 m3

Tcxmax

Qx4810esc

V =

Mtodo del S.C.S.Mtodo del S.C.S.

Nmeros de las curvas de escurrimiento para complejos hidrolgicos cubierta- suelo para antecedentes de condiciones de lluvia e Ia =0.2S

Uso del suelo o cubierta Mtodo o tratamiento Condicin hidrolgicaGrupo hidrolgico de suelo

A B C D

Barbecho Surco recto ________ 77 86 91 94

Cultivo en surcos

Surco recto Deficiente 72 81 88 91

Surco recto Buena 67 78 85 89

Cultivo en contorno Deficiente 70 79 84 88

Cultivo en contorno Buena 65 75 82 86

Terraza Deficiente 66 74 80 82

Terraza Buena 62 71 78 81Terraza Buena 62 71 78 81

Grano pequeo






Terraza Buena 59 70 78 81

Leguminosas sembradas al voleo o pradera de rotacin






Terraza Buena 51 67 76 80

Uso del suelo o cubierta Mtodo o tratamientoCondicin hidrolgica

Grupo hidrolgico de suelo

A B C D

Pastizal o terreno de pastoreo

Deficiente 68 79 86 89

Regular 49 69 79 84

Buena 39 61 74 80


Cultivo en contorno Regular 25 59 75 83


Pradera (permanente) Buena 30 58 71 78

Forestal (terrenos agrcolas con rboles)

Deficiente 45 66 77 83

Regular 36 60 73 79

Buena 25 55 70 77

Granjas 59 74 82 86

Carreteras y derecho de va (superficie dura)

74 84 90 92

Grupo de suelo

DescripcinRazn final de infiltracin (mm/h)

APotencial mnimo de escurrimiento. Incluye arenas profundas con muy poco limo y arcilla, y tambin rpidamente permeables

8 12

B Potencial de escurrimiento moderadamente bajo. La mayor parte sonsuelos arenosos menos profundos que en A, loess menos profundos o

4 - 8

Definicin de los grupos de suelo

suelos arenosos menos profundos que en A, loess menos profundos omenos agregados que en A, pero el grupo como un todo tiene infiltracinarriba del promedio despus de una humectacin completa.

C Potencial de escurrimiento moderadamente alto. Comprende suelospoco profundos y suelos que contienen gran cantidad de coloides yarcilla, aunque en menor grado que en los del grupo D. La infiltracin eneste grupo es inferior al promedio despus de la presaturacin.

1 - 4

D Potencial de escurrimiento mximo. Incluye principalmente arcillas conun porcentaje alto de hinchazn, pero tambin algunos suelos someroscon sub-horizontes casi impermeables cerca de la superficie

0 - 1

10xAcxS0.8PS)0.2(P

escV

(TC12/7)(TC12/7)

2

+

=

1. Volumen de escorrenta

S =(25400 / NC) -254S =(25400 / NC) -254

P(Tc 12/7) = precipitacin con d = Tc x 12/7 (mm)V esc = Volumen escurrido (m3)Ac = rea de la cuenca (h)NC = Nmero de curvaS = Retencin mxima (mm)

2. Caudal mximo

)(0.8S/P(1.223)(0.2s/P(1.223

0.786q(Tc)

2(Tc)

max +

=

2Tc

max 10xAcxPxTcq0.310Qmax =

q max = caudal unitario especfico (m3/s/mm/ha)

Q max = Caudal mximo (m3/s)

P(Tc) = Precipitacin con d = Tc (mm)Tc = Tiempo de concentracin (horas)

EJEMPLO DE CALCULO DE QMax y Vesc

UBICACIN Paysand

AREA: 500 hs

VEGETACIN: pasturasVEGETACIN: pasturas

TC: 1.3 h

TIPO DE SUELO: C

NC = 74 S = (25400/74)- 254 = 89

TC * 12/7 = 1.3 * 12/7= 2.23hCD (2.23) = 0.88 CD (1.3) = 0.69 CT (25) = 1.18

P(2.23; 50) = 90*0.88*1.30 =103mmP(1.30;50) 90 * 0.69 * 1.30 = 81mm

V esc = (103 0.2 * 89)2 * 500 * 10 = 208354 m3

(103 + 0.8*89)qmax = 0.786 * ( 1.223 0.2*89/81)2 = 0.375 m3/s/mm/h

1.223 + (0.8 * 89 / 81)Qmax = 0.310 * 0.439/1.3 *81 * 500/100 = 36.23 m3/s

Dimensionamiento del vertedero de mximas

b

a

4h4h

h

a

t

Q =A x V A = Q /V

Frmula de Manning

V(m/s) = 1/n x R 2/3 x s 1/2

s = ((V x n)/R2/3) 2

a

VALORES DE n FORMULAS DE MANNING Y KUTTER(Seleccionados de King, H.W., 1954)

SUPERFICIECONDICION DE LAS PAREDES

BUENA REGULAR MALA

En tierra, rectos y uniformes 0.020 0.0225 0.025 *

En roca, lisos y uniformes 0.030 0.033 * 0.035

En roca, con salientes, sinuosos 0.040 0.045En roca, con salientes, sinuosos 0.040 0.045

Sinuosos de escurrimiento lento 0.025 * 0.0275 0.030

Dragados en tierra 0.0275 * 0.030 0.033

Lecho pedr, bord. tierra y maleza 0.030 0.035 * 0.040

Plantilla de tierra, taludes speros 0.030 * 0.033 * 0.035

* Valores corrientemente usados en la prctica

Determinacin del caudal especfico (q) en el canal vertedero

Cubierta vegetal Velocidad (m/s)

Escasa < 1,0

Velocidades mximas en suelos empastados

Escasa < 1,0

Por siembra 1,0 1,2

Variable 1,2 1,5

Bien establecida 1,5 1,8

Caudal Especfico

Ejemplos = 1% = 0.01n = 0.033s/n2 = 0.01/0.0332 = 9.2

9.2

E=0.32

Caudal Especfico

Ejemplos = 1% = 0.01n = 0.033s/n2 = 0.01/0.0332 = 9.2

9.2

V

ns

Hv

Ht

V max

E

Canal Vertedero

Laminado de la avenida extraordinaria

Vmax

H presa H revancha

E

Ht

HvHv B

Canal Vertedero

Qmax

Qv maxVL

VESC

Tb t

Q

Tb t

VL= V(HV + E) V (Hv)QVmax = ( 1 VL / Vesc ) Q max

Hv : Cota de inicio de vertido (m)E : Lmina mxima de vertido (m)V(H) : Funcin de volumen de almacenamiento (m3)VL : Volumen laminado (m

3 )Vesc : Volumen de escorrenta (m

3 )Qmax : Caudal mximo de la avenida extraordinaria (m

3 /s)Qvmax: Caudal mximo vertido (m

3 /s)

Clculo del caudal vertido

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

V = V V VL= V(3.44 + 0.2) V (3.44Hv)


2

2,5

3

3,5

4

a

l

t

u

r

a

(

m

)

3,643,44

0

0,5

1

1,5

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

m3/m2

a

l

t

u

r

a

(

m

)

AREA

VOLUMEN

6550056100

Clculo del caudal vertido

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

VL= V(3.44+0.20) V (3.44Hv)

VL= 65.500 56.100 = 9.400 m3

QVmax = ( 1 VL / Vesc ) Q maxQVmax = ( 1 VL / Vesc ) Q max

QVmax = ( 1 9.400 / 7.359 ) * 6.120 = -1.7

Se debe recalcular utilizando un valor menor de E, p.ej. 0.10 m


2

2,5

3

3,5

4

a

l

t

u

r

a

(

m

)

3,443,54

0

0,5

1

1,5

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

m3/m2

a

l

t

u

r

a

(

m

)

AREA

VOLUMEN

56100 61000

Caudal Especfico

Ejemplos = 1% = 0.01n = 0.033s/n2 = 0.01/0.0332 = 9.2

9.2

V

Reclculo del caudal vertido

VL= 61.000 56.100 = 4.900 m3

QVmax = ( 1 4.900 / 7.359 ) *6.120 = 2.04 m3/s

qQv

B max=B = Ancho del vertedero (m)Qv max = Caudal vertido mximo (m

3/s)q = Caudal especfico por unidad de canal (m3/s/m)

Determinacin del ancho del vertedero

B = 2.04 m3/s = 40 m0.05 m3/s/m

Borde libre

El borde libre depende de la altura de la ola

Frmula de Hawksley h(m) = 0.0138 x f1/2 (m)

cortina Espejo del lago

FETCH

2 * ho 1.5 * ho

Fetch BL normal BL mnimo

200 0.40 0.30

400 0.55 0.40

600 0.70 0.50

800 0.80 0.60

Borde Libre recomendado en funcin del fetch

Unidad de Hidrologa

300 0.35

1000 0.90 0.65

1200 1.00 0.70

1400 1.20 0.90

1600 1.50 1.20

4000 1.80 1.50

8000 2.40 1.80

16100 3.00 2.10

Manual DINAGUA

Altura definitiva de la cortina

Vertedero de mximas

Mximo nivel dinmico h

Borde libre neto

Mximo remanso esttico

d

Altura definitiva de la cortina

Altura para el volumen til (Mx. Rem. Esttico) (surge deBalance del tajamar.xls)

Distancia "d" entre vertederos de mnima y de mxima.

Tirante h o E (Mximo Nivel Dinmico)

Borde libre neto o revancha

En el ejemplo: 3.35 + 0.09 + 0.10 + 0.35 = 3.89 m

ANCHO DE CORONAMIENTO

Ancho mnimo C= 1.1 H + 0.91

C fijo C en funcin de H

C = 1.1 * 3.89 + 0.91 = 3.08 m

RELACIN DE TALUDES

C

2:1 3:1

Corte transversal (en la mxima altura)

3.08

3.893.89

3.89 * 3 = 11.673.89 * 2 = 7.78

3.89 * 5 + 3.08 = 22.53

DENTELLON

d

H

1) Bureau of ReclamationW = H d H = W + d

H - Carga de agua

W - Ancho del dentelln

d - Profundidad del dentelln

dw

2) Facultad de Ingeniera

2a. Gradiente crtico

d 3H d - densidad del suelo seco imperturbado (D. ap.)w L w - densidad del agua (1)

H - carga

L - longitud que recorre el flujo

2b. Longitud equivalente2b. Longitud equivalente

LV + 1/3 LH C * H LV Longitud verticalLH Longitud horizontal

C - Coeficiente depende del tipo de suelo.

(arcilloso C = 2 a 3)

Medidas del dentelln recomendacin emprica

0.75 m

3 m

5 6 m

Termina en una cota tal que nunca tenga ms de 1.5 m de agua por encima

Eje de la cortina Coronamiento

.1512 9 6

3

05 mxima altura de cortina

5

Dentelln

Bigote

Ve

rtedero


.15


.1512 9 6

3


5

Dentelln

Bigote

Ve

rtedero

12 9 63


5

Dentelln

Bigote

Ve

rtedero

0

0,5 cota de toma

12

3 4 mximo nivel esttico4,5 mximo nivel dinmico

0,512

4,54 3

5

Volumen til

0

4

1

23

5

6

Toma

Mx. altura cortinaMNDNNE

1.50 m

Dentelln

0

0,5 cota de toma

12


0,512

4,54 3

5

Volumen til

0

0,5 cota de toma

12


0,512

4,54 3

5

Volumen til

0

4

1

23

5

6

Toma

Mx. altura cortinaMNDNNE

1.50 m

Dentelln

CLCULO DELVOLUMEN DE TIERRA

1. Clculo aproximado en el campo

L

C

B

h

V = (B+C)/2 * h * L/3

2. Clculo definitivo en gabinete

d1 d2 d3 d4 d5

h1 h5

CLCULO DELVOLUMEN DE TIERRA

h3S3

V1 = S1 + S2 * d12

V. total= V. parciales

d3

S4

B

C

h4

h1h2 h3

h4h5

CLCULO DEL VOLUMEN DE TIERRA

Despus de la compactacin

Volumen altura extra = L * C * (0,1 H) / 2

C

0.1 H L

CLCULO DEL VOLUMEN DE TIERRA

Volumen totalV. Desmonte

V. Dentelln

V. TerraplnV. Terrapln

V. Vertedero(*)

V. 10 % altura extra

CLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA

Clculo aproximado en el campo

f

h

l

V = (l * h )/2 * f/3

Obras accesorias

-Descarga de fondo: - Obras grandes

- Limpieza

- 200 - 250 mm (se calcula por frmulas)

- collarines de mampostera

- compuerta- compuerta

- debilita la estructura

-Toma de agua - Bebederos, no al acceso directo

- 1m del fondo, con filtro

- 1 - 1.5" (se calcula por frmulas)

- collarines de goma

Toma de agua para abrevadero o riego por gravedad

Vertedero demnimas

Descarga de fondoToma de agua

Vertedero de mximas

Descarga de fondo

Vertedero de mximas Toma de agua

Bebedero

Canal natural

Filtro

Filtros - Tanque de 200 l con grava

lata de 5 l con malla

Alambrados Contaminacin del agua con heces

Pisoteo

Cortinas de rboles - Perpendiculares a los vientos dominantes- efecto del oleaje

Orillas empastadas - Filtrado de materiales en suspensin de la escorrenta

- Tralla agrcola (la ms indicada)

- Motoniveladora

- Retroexcavadora

- Bulldozer

Maquinaria a utilizar

- Bulldozer

- Pala de buey

TALN DE IMPERMEABILIZACIN

hLmite superior de las filtraciones

h/3

hLmite superior de las filtraciones

Arena fina

Arena gruesa

Grava

h

Problemas constatados en represas

30

23

20

25

30

35N

r

o

d

e

p

r

e

s

a

s

Total encuestadas

El efecto de las olas hasocavado el taludProblemas de infiltracin

Deslizamiento de taludes

Falto riego en alguna zafra

1110 10 9 8

64

32

0

5

10

15

Problemas

N

r

o

d

e

p

r

e

s

a

s

Las olas han afectado elcoronamiento de la represaSocavacin en el vertedero

Agua a la salida de la toma

Fisuras en la represa

Fue sobrepasada algunavezDificultades en la operacinde la compuerta

Resumen

Seleccin de un pluvimetro representativo de la cuenca y obtencinde por lo menos los ltimos 30 aos de registros mensuales de lluvia.

Caracterizacin de la demanda mensual de agua, por ejemplo para uncultivo, a travs del consumo por hectrea y por mes, rea sombreada yeficiencia del sistema de riego.

1. Dimensiones del embalse

eficiencia del sistema de riego.

Seleccin del tanque evapormetro representativo del embalse.

Determinacin del volumen mensual de escurrimiento de la cuenca deaporte (Mtodo de Temez). Es necesario determinar el Aguadisponible de los suelos de acuerdo al tipo de suelo.

Determinar el grado de cumplimiento de la demanda a travs de unbalance hdrico en el embalse, caracterizado ste por las cotas de tomay de vertido.

Resumen

Determinacin del tiempo de concentracin de la cuenca.

Determinacin del perodo de retorno que caracteriza laavenida extraordinaria que se utiliza para disear la obra devertido (50 aos).

2. Dimensiones del vertedero canal y altura de la represa

vertido (50 aos).

Resumen

1. Fijar un mojn como cota de referencia fuera de la obra.2. Marcar el eje de la cortina3. Hacer cateos a lo largo del eje y en el vaso del lago4. Marcar la planta de la cortina. En cada punto (C/2+3H)

hacia aguas arriba y (C/2+2H) hacia aguas abajo.

3. Construccin del tajamar(1)

hacia aguas arriba y (C/2+2H) hacia aguas abajo.5. Desmontar dicha planta, hasta toda la profundidad del

horizonte A. (1530 cm)6. Excavar el dentelln de anclaje.7. Volcar el material arcilloso a lo largo del eje de la cortina.

Resumen

9. Determinar las zonas de prstamo. Deben estar cerca de la cortina,preferentemente dentro del vaso del lago (si el cateo muestra queas se puede hacer), pero contra las orillas y no en las zonas msprofundas del mismo.

10. Se levanta la cortina aplicando capas finas (10-15 cm),esparcindolas y compactndolas. Se rellena el dentelln con

3. Construccin del tajamar(2)

esparcindolas y compactndolas. Se rellena el dentelln conmaterial pesado, los materiales ms porosos se vuelcan al pie decortina. Se tratar de utilizar el material ms arcilloso para elncleo en el eje de la cortina.

11. El material de excavacin para el(los) vertedero(s) de mxima, seutilizar para la cortina y el bigote.

12. Se termina con el coronamiento 10% ms alto en el centro que enlas puntas.

13. Se vuelca el material vegetal sobre la cortina

Zona: Palomas, departamento de Salto.

Cuenca: 130 ha

Volumen: 350.000 m3

Destino: Riego de 30 ha de arroz

Vertedero diseado: 50 m

Vertedero construido: 20 mVertedero construido: 20 m

Motivo: Se hizo en el 2005 y como vena lloviendo poco no se preocuparon por terminarla. Aparte, los ltimos 3 aos no se llenaba

Zona: Afluente arroyo Mandiy, Artigas.

Destino: Riego de 40 ha de arroz

Cuenca: Muy grande

Motivo: Se rompi en el 2008 porque el vertedero era insuficiente, pero no se repar porque un vertedero adecuado era excesivamente carovertedero adecuado era excesivamente caro

Tajamar Es 2011

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