Seguridad Hidrologica de Presas PYE V3 Diapos GRANDES

8/13/2019 Seguridad Hidrologica de Presas PYE V3 Diapos GRANDES

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Seguridad Hidrolgica dePresas

Dr. Alvaro Sordo Ward1

INDICE:

1) Introduccin a la Seguridad Hidrolgica de presas2) Estimacin de la Avenida de Proyecto

Dr. Alvaro Sordo Ward

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Presa de Tous, Valencia 1982

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Introduccin

Presa de Tous, Actual

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Introduccin


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Presa de Tous, Actual

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Introduccin

Fallos a nivel Mundial: 0,5 % de las presas [ICOLD, 1995] (antes

de 1950: 2,3 %)

70 % Debido a fallos hidrulicos

41 % Vertido sobre coronacin (87 % mat. Sueltos):

Insuficiencia de los rganos de desage 67 %Problemas de explotacin y operacin de OD 12 %

Durante la construccin de la presa 21 %

Fallos en Espaa: 0,8 % de las presas [CNGP, 1997]

34 % Vertido sobre coronacin (100 % mat. Sueltos):

Insuficiencia de los rganos de desage 20 %Problemas de explotacin y operacin de OD 12 %

Durante la construccin de la presa 68 %

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Introduccin


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Criterios de clasificacin:

Segn su tamao

Segn riesgo potencial de prdida de vidas

Segn riesgo potencial de prdidas materiales

Segn riesgo potencial de prdidas ambientales

Segn tipos de presa, etc.

Espaa: Reglamento tcnico sobre seguridad de presas y embalses(1996) Art. 3

Introduccin

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NORMATIVA A NIVEL MUNDIAL Y ESPAA:Introduccin


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Identificacin segn Reg. Tcnico Seg. Presas y EmbalsesN de

presas%

H > 15 m 709 68.9

10 H 15m y long. Coron. > 500m 7 0.7

10 H 15m y long. Coron. < 500m y Volemb >1 hm3 23 2.2

10 H 15m y long. Coron. < 500m y Volemb < 1 hm3 y Qaliv

> 2000m3/s 2 0.2

Total Grandes Presas 741 72.0

10 H 15m y no cumplen condiciones anteriores 127 12.3

H < 10 m 161 15.6

Total Pequeas Presas 288 16.3

TOTAL Presas 1029 100.0

Introduccin

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Caracterizacin de presas (segn inventario CEH):

Identificacin de grandes presas segn el Reglamento tcnico sobreseguridad de Presas y Embalses [MOPTMA, 1996].

Tipo de presa (hormign (de gravedad, bveda), escollera, tierra,etc.).

Caractersticas y tipologa de los aliviaderos (caudal mximo y tipos

de control (compuerta o lmina libre)).

Altura de las presas.

Propietarios de las presas.

Superficie de la cuenca vertiente al embalse.

Volumen del embalse.

Volumen del embalse disponible para laminacin de avenidas.

Informacin disponible en la presa y cuenca vertiente (caudal vertidodiario, volumen diario del embalse, estaciones de aforo).

Ubicacin geogrfica.

Introduccin


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IntroduccinCaracterizacin de las presas en Espaa

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Introduccin

Caracterizacin de las presas en Espaa


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INDICE:

1) Introduccin a la Seguridad Hidrolgica de presas

2) Estimacin de la Avenida de Proyecto

Dr. Alvaro Sordo Ward

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Definicin de Avenida de proyecto: Mxima avenida que debetenerse en cuenta para el dimensionamiento del aliviadero, losrganos de desage y las estructuras de disipacin de energa, deforma que funcionen correctamente [MOPTMA, 1996].

Definicin Avenida extrema: La mayor avenida que la presapuede soportar. Supone un escenario lmite al cual puede estarsometida la presa sin que se produzca su rotura, [MOPTMA,1996].

Estimacin de la Avenida de Proyecto (AP)

2 grupos de mtodos de estimacin de avenidas [CNGP, 1997]:

1) Mtodo de la PMP (Precipitacin Mxima Probable) Clculo de loscaudales a partir de datos hidrometeorolgicos. Se destaca el mtodo de la

Avenida Mxima Probable [USACE, 1991].

2) Criterio de probabilidad de excedencia clculo de caudales paradiferentes perodos de retorno. El Reglamento de Seguridad de Presas yEmbalses [MOPTMA, 1996] sugiere la utilizacin de este tipo demtodos.


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1) Mtodo de la PMP (Precipitacin Mxima Probable)

Def. Precipitacin mxima probable (PMP: Probable maximum precipitation): LaPMP es la mayor tormenta terica fsicamente probable en una cuenca determinada ypoca del ao especfica [Huschke, R., 1959].

En la naturaleza existen lmites fsicos en las variables que dan origen a lasprecipitaciones. Obtencin con mtodos meteorolgicos. Necesidad de abundanteinformacin meteorolgica. Adems se realiza el anlisis de las mximas tormentasregistradas en una regin. Una metodologa habitualmente aceptada es la propuesta porla Organizacin Meteorolgica Mundial en su documento Manual for estimation ofprobable maximum precipitation [WMO, 1973]. Para el clculo de avenida mximaprobable (PMF) es necesario determinar la PMP.

Def. Avenida mxima probable (PMF: Probable maximum flood): PMF es la avenida

resultante de la aplicacin de la PMP sobre la cuenca en condiciones extremas[Huschke, R., 1959]. En la naturaleza tambin existen lmites fsicos de las variables quedan origen al caudal: la magnitud de la precipitacin desde un punto de vistameteorolgico no puede ser infinita, la capacidad de infiltracin y retencin de agua enla cuenca tambin est acotada y la capacidad de transporte de la red de drenaje porsus caractersticas fsicas puede transportar un caudal necesariamente limitado.Teniendo en consideracin ese lmite fsico se determina la PMF.


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2) Criterio de probabilidad de excedencia clculo de caudales para diferentesperodos de retorno. El Reglamento de Seguridad de Presas y Embalses[MOPTMA, 1996] sugiere la utilizacin de este tipo de mtodos.

a) Mtodos basados en datos de caudales:i) mtodos histricosii) mtodos empricos y curvas envolventesiii) mtodos estadsticos

b) Mtodos basados en datos de lluvias:i) modelos hidrometeorolgicos.



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Avenidas de diseo recomendadas en la normativa existente a nivel Mundial:2 grupos:

1) USA, UK y Australia Clculo de la Mxima Avenida Probable (PFM)

2) UE Diseo frente a diferentes perodos de retorno (Tr) (100 a 10.000 aos).

20A.Jimenez, 2005 - Cedex



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a) Recopilacin de datosDatos de caudales publicados por el CEDEX , datos in situ e

histricos.

b) Anlisis de datosDatos alterados , modificaciones de cauce, ubicacin, etc

c) Extrapolacin estadstica de caudales mximosUso de distribuciones estadsticas: Gumbel, Log-Pearson III ymtodos grficos.

La longitud recomendable para para un anlisis de caudales pormtodos estadsticos es de 40 -50 aos.

d) Contraste de resultadosComparacin con cuencas similares o caudales obtenidos a partirde precipitaciones (modelos).

Mtodos estadsticos basados en datos de caudales:

Proceso general de clculo:


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Mapas de caudales mximos CEDEX:

Basado en mtodos estadsticos estiman los caudales mximos en condicionesnaturales para diferentes perodos de retorno, en todos los cursosespaoles (divididos por grandes cuencas).

Mtodos estadsticos basados en datos de caudales:


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Mtodos Hidrometeorolgicos:

Proceso general de clculo:


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Mtodos Hidrometeorolgicos: Modelo HEC-HMSEstimacin de la Avenida de Proyecto (AP)


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Definiciones:

Nivel Mximo Normal (NMN): Es el mximo nivel que puede alcanzar el aguadel embalse en un rgimen normal de explotacin [MOPTMA, 1996].

Nivel para la Avenida del Proyecto (NAP): Es el mximo nivel que se alcanza enel embalse, considerando su accin laminadora, cuando recibe la avenida del

proyecto [MOPTMA, 1996].

Volumen de laminacin no controlado en el embalse (Vlam): Se define comola diferencia entre el volumen a cota de nivel de la avenida de proyecto (VNAP) y elvolumen a cota del nivel mximo normal (VNMN).

Volumen de laminacin controlado o volumen de resguardo (Vres): Estevolumen se debe fijar en las reglas de explotacin de cada presa.

Volumen inicial (Vini): Se asumi como la diferencia entre VNMN y Vres ycorresponde al volumen de agua existente en el embalse al comienzo del episodio de

la avenida.

De acuerdo a la prctica habitual, en el caso de aliviaderos con compuertas, con el niveldel embalse por debajo del nivel correspondiente a VNMN Vres, las mismas estncompletamente cerradas, entre ste nivel y el NMN los rganos de desage realizanreglas de operacin con aperturas parciales. Cuando se alcanza la cota de NMN, serecomienda que todos los rganos de desage estn completamente abiertos [CNEGP,1997].


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Recomendaciones de diseo (CNEGP, Espaa):

a) Aliviaderos con compuertas:

. Cota mxima de compuertas = cota NMN

. Cota NAP = cota del embalse a la que se vierte Q1000aos salida

. Capacidad de vertido a cota NMN con todos los desages abiertosCap. Vert. Q50aos entrada

. Con 1 compuerta averiada:Capacidad de vertido a cota NAP Q100aos salida

. Con todas las compuertas funcionando al 100 %:Capacidad de vertido a cota NAP Q1000aos salida

b) Aliviaderos de labio fijo:

Cota labio de aliviadero = cota a NMN

Capacidad de vertido a cota NAP Q1000 aos salida



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NMN

NAP


a) Aliviaderos con compuertas:

b) Aliviaderos de labio fijo:

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