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RÍOS 2005 SEGUNDO SIMPOSIO REGIONAL SOBRE HIDRÁULICA DE RÍOS
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ESTUDIO DE SEDIMENTACIÓN EN LAOBRA DE TOMA DE VALLE GRANDE
Noemí Regenahs(1); Sergio Menajovsky(2); Maria Pardini(3); María Eugenia Werlen(4)
(1) CAP - Comité Argentino de Presas; (2) EVARSA – Evaluación de Recursos S.A.; (3) Consultor Independiente; (4) EVARSA(1)[email protected] ; (2) [email protected] ; (3) [email protected] ; (4) [email protected]
Introducción
La presa “Valle Grande” se encuentra ubicada sobre elRío Atuel, provincia de Mendoza, Argentina. Fueconstruida como compensador del conjunto denominado“Sistema Andino” desde el punto de vista hidroeléctrico.
Se comenzó a ejecutar en el año 1958, finalizando en1963. A sus principales roles: atenuación de crecidas yregulación de caudales para riego se le sumó el usohidroeléctrico del agua embalsada con la construcción, apie de presa sobre su margen derecha, de la CentralHidráulica Nihuil IV, puesta en servicio en el año 1998.
La presa es tipo Noetzli-Alcorta de 115mts de alturamáxima, según el esquema técnico, de gravedad acontrafuerte con cabezas redondas, sección horizontaldoble-té, y estructura aligerada de hormigón simple. Elcoronamiento de 306,90 m de longitud y 7,40 m de anchoforma la calzada para tránsito vehicular y veredaslaterales para la circulación peatonal.
En el cuerpo de la presa, se encuentra emplazado elvertedero, tipo libre perfil Creager de catorce vanos concapacidad de evacuación de crecidas de 600 m3 /seg, paracota máxima de embalse.
Sobre margen derecha se encuentra la Obra de Toma paraRiego y Central. Está compuesta por una casa demaniobras, un plano inclinado por donde se desplaza lacompuerta vagón y una obra de toma con cinco paños derejas de protección y compuertas de control conaccionamiento electromecánico. La conducción, se tratade un túnel excavado en el macizo rocoso revestido enhormigón y un pantalón blindado con una tetrafurcaciónque da lugar a cuatro conductos, dos para riego y dospara generación.
El Río Atuel tiene sus nacientes en los cordonescordilleranos, siendo la nieve acumulada durante elinvierno fuente de alimentación de la corriente. En elresto del área de drenaje, desde Septiembre a Febrero seproducen precipitaciones pluviales que oscilan entre 200y 250 mm/año.
Aguas abajo de la zona de alimentación nival, los ríos sedesarrollan en un nivel abrupto, presentado un alto podererosivo. Esta característica se traduce en un significativovolumen de material sólido transportado por la corriente.
El embalse que se analiza se ubica en zonas donde lospendientes aun son pronunciadas, pero dadas lasconstrucciones de presa en el río se modifican estascondiciones naturales. Se produce un proceso decolmatación de embalse ya que la capacidad de transportede sedimentos del río y afluentes al entrar al lago sereduce, no permitiendo su transporte hacia los ambientesllanos ubicado mas abajo.
Objetivos
El estudio tuvo como objetivo la verificación de laestabilidad de los taludes de sedimentos sumergidosfrente a la reja de la obra de toma ante la eventualidad deun sismo equivalente a un C =0.3 g y se realizó porencargo de la empresa HINISA Hidroeléctrica LosNihuiles S.A.
A través de inspecciones efectuadas, se había detectadoen años anteriores la presencia de sedimentos acumuladosfrente a las rejas de la obra de toma, habiendo cubiertolos mismos la reja 5 en su totalidad y parte de lasuperficie de la reja 4. Estos hechos, habían dado origen atrabajos de limpieza específicos y a diferentes análisis yverificaciones que fueron completados con el presenteestudio.
La zona de estudio en el área de influencia de la obra detoma quedó delimitada al principio por una cuadrícula deperfiles longitudinales y transversales a la sección derejas de 45.50 m y 39.00 m respectivamente (Figura 1).
Figura 1. – Area del estudio
Posteriormente el área del estudio fue ampliada hacia elcentro del embalse, para verificar las cotas alcanzadas porlos sedimentos en una zona más extensa que en lasinmediaciones de la obra de toma.
La metodología de análisis, comprendió la ejecucióninicial de un relevamiento batimétrico de precisión quepermitiera determinar la conformación geométrica delmaterial depositado (alturas, taludes, etc.) y, realizandocomparaciones con batimetrías anteriores, determinar elvolumen de material depositado, además de precisar su
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ubicación con respecto a estructuras, fondo y/o taludesnaturales.
Paralelamente a los relevamientos batimétricos, seprocedió a la extracción de muestras representativas delos sedimentos depositados para su posterior análisis enlaboratorio.
Finalmente, se realizó una verificación de estabilidad detaludes estática y dinámica.
Métodos Empleados
♦ Estudio batimétrico y toma de muestras
La metodología empleada consistió en el levantamientobatimétrico de perfiles transversales y longitudinales a laObra de Toma. Se realizaron además tres perfilesadicionales que partiendo de la obra de toma alcanzaronla margen opuesta.
De esta forma se pudo relevar el fondo del embalse en lazona de influencia de la obra de toma y se dibujaron lascurvas de igual nivel, representadas en la Figura 2.
Figura 2.- Curvas de nivel del fondo del embalse
En la zona próxima a la Obra de Toma, se tomaronmuestras superficiales del material del lecho, a los efectosde determinar la composición del fondo y la densidad delos mismos.
♦ Ensayos de laboratorios
Las muestras se recuperaron conservando el líquido quedurante el izado de la draga utilizada se retenía a fin demantener su contenido de humedad natural.
Cada una de las muestras, debidamente identificadas seenviaron al Laboratorio donde se realizaron los análisissiguientes:
• Determinación granulométrica• Cálculo de la densidad• Determinación de la textura• Determinación de límites de
Atterberg• Determinación del contenido de
humedad• Determinación del contenido de
materia orgánica• Ensayos triaxiales
Para realizar estos análisis se utilizaron, métodos,ecuaciones, diagramas triangulares y se aplicaron lasnormas de prácticas usuales.
♦ Análisis de estabilidad de taludes
Para modelar los mecanismos de falla se utilizó elsoftware PCSTABL5, (Ronald Sieguel, PURDUEUNIVERSITY). Este programa ha sido concebido paraanalizar la solución general de estabilidad de taludes através de métodos de equilibrio límite. El cálculo delfactor de seguridad al deslizamiento se resuelveempleando el Método de Bishop, aplicable a superficiesde forma circular ye el Método Simplificado de Jambú,aplicable a superficies de falla de forma general.
Como hipótesis de cálculo se plantearon las siguientessituaciones:
* Estabilidad estática: Situación actual, taludessumergidos
* Bajo excitación sísmica: Durante un sismo, alas fuerzas actuantes permanentes se suman fuerzas deinercia alternantes debidas a la respuesta dinámica delcuerpo del talud.
Evaluación de Resultados
El relevamiento batimétrico, dio como resultado lapresencia de taludes tendidos tanto en el sentido del ejede la misma (1V:20H) como transversal (1V: 20H a1V:30H). Comparando los perfiles actuales conanteriores disponibles, surge que los taludes actuales sonmucho más suaves.
Los sedimentos obtenidos son de carácter superficial. Setrata de cohesivos de alta plasticidad, limos y arcillasplásticos con cantidades significativas de materiaorgánica. Depositados en ambiente de permanenteinmersión, y relativamente jóvenes, no se handensificado. El tipo de suelo y los valores de densidadobtenidos por las fórmulas de Lane y Koelzer y Miller yColby´s, resultan compatibles con los taludes medidos.
Conclusiones
Los sedimentos, en todos los casos se trataron demuestras alteradas y absolutamente saturadas, podríanadquirir un talud máximo del orden de 1V:6H encondiciones estáticas, en el caso de que antes no seproduzca flujo del mismo. Este talud no podría sersoportado ante un evento sísmico. Para el caso de unsismo como el de proyecto (C = 0.3 g) solo se observantaludes estables para pendientes del orden de 1V:15H. Elcomportamiento geotécnico de los sedimentos detectadoses marginal en condiciones estáticas, con grandesdeformaciones aún para cargas pequeñas. El materialresulta fácilmente arrastrable por la corriente.
Del resultado del estudio batimétrico exhaustivo ypreciso realizado, surge que el nivel de sedimentossobre la quinta reja alcanza las cotas 757.75 a 758.00sobre la misma, producto del sólido transportado por elrío.
