Analisis y Diseno de Obras de Control de Crecidas Aluvionales

Elaborado por: SERGIO BORDOLI VERGARA

Cerro Colorado 5240 Torre 2 Piso 10, Las Condes Santiago

Junio 2013

Anexo 6: Anlisis y Diseo Obras de Control

Crecidas Aluvionales

Anlisis y diseo obras de control crecidas aluvionales

Proyecto Parque Solar Carrera Pinto

i

ndice

1 Introduccin 1

2 Revisin de antecedentes disponibles 3

3 Estudio hidrolgico de crecidas 4

3.1 Objetivo 4

3.2 Antecedentes 5

3.3 Metodologa 14

3.4 Caudales Mximos Cauces 14

4 Caracterizacin geolgico geotcnica de la cuenca 16

4.1 Geologa general 16

4.2 Geologa local 16

5 Obras de Control 17

5.1 Antecedentes generales. 17

5.2 Disposiciones generales. 17

ndice de Tablas

Tabla 1 Caudales Tramo A-B 14

Tabla 2 Caudales Tramo B-C 15

Tabla 3 Escurrimiento lquido ms sedimentos 15

ndice de Figuras

Figura 1 Localizacin proyecto Parque Solar Carrera Pinto 2

Figura 2 Zona de inters estudio hidrolgico de crecidas 4

Figura 3 Encauces en el tramo B-C 5







Figura 10 Encauce mayor 9

Figura 11 Encauces en el tramo A-B 9



ii









Figura 20 Ubicacin canaletas 18

Figura 21 Detalle tpico canaletas y terrapln 18



1

1 Introduccin

El proyecto Parque Solar Carrera Pinto, de propiedad de Parque Solar Carrera Pinto S.A.,

consiste en la construccin de un parque de paneles fotovoltaicos para la generacin de energa

elctrica, contemplando la instalacin de 560.832 paneles solares del tipo Canadian Solar CS6P-

240M, obtenindose de esta forma una potencia nominal de 135 MW, y conectar la energa

generada a la subestacin Carrera Pinto, propiedad de Transelec S.A., emplazada 3 km al Oeste

del Parque Solar, para luego ser inyectada al Sistema Interconectado Central.

Dicho parque se emplaza en la regin de Atacama, provincia y comuna de Copiap. Corresponde

a una superficie principalmente llana de 180,5 hectreas, ubicada a 1.900 msnm y cuyo acceso se

realiza desde la ciudad de Copiap, a travs de la ruta 31 CH, Copiap paso San Francisco,

posteriormente mediante la ruta C-17, 50 km hacia el NE de dicha ciudad y finalmente, por una

huella local, 3 km en direccin Este. (Figura 1)

El sector en que se ubicar esta obra corresponde al Llano de Varas, planicie aluvial de una

superficie aproximada de 140 km2, con pendiente principal en el sentido norte-sur, desde la Serra

del Humito hasta la Quebrada de Puquios, y ubicada entre la precordillera andina por el lado este y

la cordillera de la costa por el lado oeste, entre alturas de 1700 a 2700 m.s.n.m.

Este sector tiene condiciones climticas de extrema aridez, no obstante se presentan fenmenos

climticos extraordinarios con precipitaciones principalmente nivales. Esto se ha presentado en los

ltimos 30 aos de acuerdo con los registros periodsticos - en 1987, 1991 y 1997.

La precipitacin media anual de acuerdo a los registros de la Estacin de Inca de Oro, ubicada a

28 Km al norte de este sector, en un perodo de 40 aos, entre 1940-1979, corresponde a 25 mm.

En trminos generales en el presente estudio, se buscan alternativas de solucin que controlen las

crecidas que convergen a esta rea, las que son producidas por fenmenos climticos

extraordinarios.

El estudio abarca desde la obtencin y anlisis de los antecedentes disponibles para el trabajo,

hasta la formulacin de propuestas de solucin, pasando por la realizacin de los estudios bsicos

requeridos, los que a saber son:

Estudio Hidrolgico de Crecidas.

Estudio Hidrulico y Mecnico Fluvial.

Caracterizacin Geolgica y Geotcnica del rea en Estudio.



2

Figura 1 Localizacin proyecto Parque Solar Carrera Pinto

Fuente: elaboracin propia.



3

2 Revisin de antecedentes disponibles

Para la realizacin de esta etapa del estudio, se han recopilado y analizado los siguientes antecedentes:

Levantamientos aerofotogramtricos, escala 1/50.000 de la respectiva zona de estudio

IGM

Plan Maestro de Evacuacin y Drenaje de Aguas Lluvias de Copiap, III Regin., ao

2004.

Manual de Clculo de Crecidas y Caudales Mnimos en Cuencas sin Informacin

Pluviomtrica. DGA 1995.

Obtencin de Perfiles Topogrficos de la zona en cuestin, con el fin de verificar cotas,

pendientes, y puntos crticos.



4

3 Estudio hidrolgico de crecidas

3.1 Objetivo

El presente estudio hidrolgico de crecidas tiene como objetivo establecer los caudales mximos

que convergen al rea en que se emplazar el Parque Solar, con el fin de dimensionar las obras de

control.

En consideracin a la no existencia de un encauce nico que permita conducir las aguas lluvias,

sino que una gran cantidad de canalones y reas de escorrentas que se observan en terreno y

que convergen al sector en que se emplazar el Parque Solar, los caudales mximos para el

diseo de las obras de control, se establecern tomando como referencia los registros de terreno,

que permitirn estimar la magnitud de las crecidas. Para estos efectos se efectuarn mediciones

de la geometra, pendientes, y rugosidad de los cursos de agua.

El rea de la Figura 2 muestra la zona de inters para el presente estudio, en que se observan las

escorrentas ubicadas al Norte y Este de esta rea , y que actualmente escurren en sentido NE

- SW hacia terrenos eriazos inmediatamente adyacentes aguas abajo.

De acuerdo a lo observado en terreno, y a lo indicado en los levantamientos topogrficos, para

mantener los eventuales escurrimientos de las aguas lluvias, se construir un sistema de

evacuacin del escurrimiento, mediante canaletas ubicadas en el sector Este y Norte del rea en

que se emplazarn las obras del Parque Solar.

En trminos generales el estudio se desarrolla en una zona rida donde las precipitaciones son

bastante bajas, no obstante que se presentan eventos eventuales con precipitaciones de gran

intensidad, principalmente slida.

Figura 2 Zona de inters estudio hidrolgico de crecidas

Fuente: elaboracin propia en base a imagen Google Earth.



5

A nivel de promedios anuales se tiene en la zona precipitaciones que fluctan, aproximadamente

entre los 10 y 100 mm, segn el mapa de isoyetas del Balance Hdrico de Chile (DGA 1987).

3.2 Antecedentes

En base a lo observado y medido en terreno, se puede identificar reas y canalones de

escurrimiento fluvial en los tramos A-B y B-C, para determinar los caudales de diseo para las

obras de control.

Desde la Figura 3 a la Figura 9, se muestran los encauces en el tramo B-C; la Figura 10

corresponde al encauce mayor el cual deber mantenerse en el rea y las Figura 11a la Figura 19,

corresponden a los encauces en el tramo A-B.

Figura 3 Encauces en el tramo B-C



6





7





8





9

Figura 10 Encauce mayor

Figura 11 Encauces en el tramo A-B



10





11





12





13





14

3.3 Metodologa

Para la determinacin de los caudales de escorrenta en base a las trazas de terreno, utilizaremos la frmula de Manning, de acuerdo a lo siguiente: Frmula Manning La expresin que determina el caudal mximo est dada por:

Donde:

Q: Caudal en m3

: rea de la seccin

i : pendiente del cauce

R: Radio Hidrulico

n: Coeficiente de rugosidad

Asimismo, el coeficiente de rugosidad se obtendr de las recomendaciones del Manual de

Carreteras. (Ver Anexo, tabla 3.707.104.B, Volumen N 3, Manual de Carreteras, MOP Direccin

de Vialidad, Junio 2002). La pendiente media de los distintos cauces es de 5 %.

3.4 Caudales Mximos Cauces

Los resultados que se obtienen son los siguientes:

Tabla 1 Caudales Tramo A-B

Cauce i R n Q

C1 0.05 2 0.19 0.05 2.9

C2 0.05 2 0.19 0.05 2.9

C3 0.05 0.5 0.10 0.05 0.5

C4 0.05 0.9 0.25 0.05 1.6

C5 0.05 2 0.10 0.05 1.9

C6 0.05 2 0.19 0.05 2.9

C7 0.05 1.2 0.26 0.05 2.2

C8 0.05 4 0.37 0.05 9.2

C9 0.05 5 0.10 0.05 4.8

C10 0.05 10 0.10 0.05 9.6

Total, 38.5 m3



15

Tabla 2 Caudales Tramo B-C

Cauce i R n Q

C1 0.05 4 0.20 0.05 6.1

C2 0.05 2 0.10 0.05 1.9

C3 0.05 8 0.20 0.05 12.1

C4 0.05 2 0.10 0.05 1.9

C5 0.05 10 0.10 0.05 9.6

C6 0.05 1.2 0.26 0.05 2.2

C7 0.05 10 0.20 0.05 15.2

Total, 49 m3

Escurrimiento lquido + sedimentos

En base a la estructura geomorfolgica de la cuenca y a las trazas existentes en terreno, se

considerar un volumen de sedimentos equivalente a un 10% del volumen de las aguas, segn se

muestra en la Tabla 3.

Tabla 3 Escurrimiento lquido ms sedimentos

Tramo Q lquido m3 Q slido m

3 Q total m

3

Tramo A-B 38.5 3.9 42.4

Tramo B-C 49.0 4.9 53.9



16

4 Caracterizacin geolgico geotcnica de la cuenca

4.1 Geologa general

La zona en general est conformada por rocas intrusivas cidas y por rocas volcnicas junto a

sedimentarias marinas.

Las rocas volcnicas, junto a unidades marinas, corresponden a rocas de edad Cretcica inferior,

las cuales presentan un gran desarrollo en el sector tanto al sur como al norte.

Esta unidad est compuesta principalmente por las gravas de Atacama.

Las rocas intrusivas cidas, correspondientes a granitos y granodiorticas.

4.2 Geologa local

El rea corresponde a un cono aluvial limitado al oeste por un grupo de intrusivos paleocenos y

eocenos, y al este por sedimentos marinos y continentales del Jursico- Cretcico. Este cono

aluvial est conformado a su vez por numerosos conos aluviales secundarios, en proceso de

diseccin, y tambin de construccin.

En sub-superficie los depsitos son todos de las mismas caractersticas. Sucesin de flujos

aluviales con mayor o menor cantidad de finos, y flujos de lodos. Estos abanicos aluviales

generalmente presentan sedimentos de variados tamaos de grano, con mala seleccin, producto

de lluvias intensas. Normalmente se encuentran lentes de arcillas y limos intercalados dentro de

una secuencia que vara desde sedimentos de tamao de gravas a tamao de arcillas.

Esta rea tiene una pendiente fuerte con un aspecto encajonado del orden del 5%.



17

5 Obras de Control

5.1 Antecedentes generales.

De acuerdo a lo observado en terreno, en general se muestran escorrentas menores, con un

sinnmero de trazas de escurrimiento superficiales, sin un cauce definido.

Asimismo, no se observan trazas de acarreo de materiales slidos producto de remocin en masa

de terrenos ubicados aguas arriba, fundamentalmente por la pendiente baja de este llano del

orden de los 5 % -, su gran extensin y dada la situacin que los eventos climticos extraordinarios

corresponden principalmente a precipitaciones de nieve.

5.2 Disposiciones generales.

Para conducir los eventuales escurrimientos de aguas y materiales slidos de arrastre, producto de

lluvias de intensidad en esta cuenca, se plantea la siguiente alternativa de solucin para evitar su

ingreso al rea del Parque:

Transportar el escurrimiento total (aguas ms sedimentos) a travs de canaletas

trapezoidales excavadas en tierra, para posteriormente ser dispuesto en los terrenos eriazos

existentes aguas abajo, tal como es en la actualidad. Entre stas y el cierre del Parque y con

el material de la excavacin, se construir un terrapln de una altura no menor a 1.5 m.

Las canaletas se ubicarn, la primera paralela al deslinde en el tramo A-B desde el cauce mayor

hacia el poniente, y una segunda paralela al deslinde en el tramo B-C.

Considerando una pendiente media del orden de un 3% para la canaleta paralela al tramo A-B, y

una pendiente del 2% para la canaleta paralela al tramo B-C, las dimensiones mnimas de las

mismas sern de 12.0 m de base * 1.0 m de altura, con taludes de H/V de 1.5/1.0, considerando un

coeficiente de rugosidad de 0.03.

El terrapln tendr dimensiones de 8 m de ancho por 1.5 m de alto y ser compactado

mecnicamente hasta un 80% de la D.M.C.S.



18

Figura 20 Ubicacin canaletas

Fuente: elaboracin propia en base a imagen de Google Earth.

Figura 21 Detalle tpico canaletas y terrapln

Documents

Analisis y Diseno de Obras de Control de Crecidas Aluvionales