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TEMA 9 Almacenamiento y tránsito de avenidas en vasos y en cauces -…
TEMA 9
Almacenamiento y tránsito de avenidas en vasos y en cauces
SALIDAS DEL VASO
Volumen extraído para satisfacer la demanda (SD)
Es la ley de demandas bajo análisis
Tipo de aprovechamiento de que se trate:
Agua potable
Riego
Generación de energía eléctrica
En la simulación del funcionamiento del vaso, es un dato.
Volumen evaporado directamente del vaso (Se).
se mide en lamina o altura (volumen/unidad de área).
Si se tienen evaporímetros cerca del vaso, se corrige
El Se calcula volumen de evaporación sobre el vaso
Volumen infiltrado en el vaso (Si)
Es difícil de medir. pero es muy pequeño, de lo contrario, se realiza un estudio geológico detallado del vaso para su cálculo.
Volumen derramado (Sde)
El volumen de agua que sale por la obra de excedencias es resultado de la simulación
Depende de los niveles característicos (NAMO) y de la política de operación de las compuertas que se defina para cada opción.
AZOLVES
Sedimento
Sedimento grueso se deposita.
Por desaceleración del agua por la ampliación del cauce y el crecimiento del tirante
Sedimento fino.
Continua hacia adentro del vaso como una corriente de densidad, y se deposita en el fondo.
Depende de muchos factores
Estratificación de temperaturas, forma, dimensiones
Características especiales del embalse, operación
Características fisicoquímicas del sedimento
Características de la avenida de ingreso, entre otros
Corriente de densidad.
Transporta el sedimento, algunas veces se produce en el vaso, como una turbidez generalizada según la dinámica del almacenamiento.
TRÁNSITO DE AVENIDAS EN VASOS
Útil para determinar el hidrograma de salida de una presa dado un hidrograma de entrada.
Aplicaciones
Conocer la evolución de los niveles
En el vaso y de los gastos de
salida por la obra de excedencias.
Saber si la política de operación de las compuertas del vertedor es adecuada
No poner en peligro la presa, bienes materiales o vidas humanas aguas abajo, durante una avenida.
Dimensionar la obra de excedencias (vertedor).
Fijar el NAME
Intervalo Δt
Más pequeño que en la simulación del funcionamiento de vasos;
En TAV se ignora lluvia directa en el vaso, vaporación e infiltración, son insignificantes en el Δt
Hidrogramas de entrada y salida
En el intervalo t0 < t < t1, la entrada es mayor que la salida
Volumen almacenado en el vaso y su nivel
En el tiempo t1 se alcanza el máximo almacenamiento, el máximo nivel en el vaso.
VOLUMEN DE SÚPER ALMACENAMIENTO.
Área entre los dos hidrogramas entre t0 y t1, es volumen máximo almacenado.
Requerido para la avenida de entrada I (t) considerada
El nivel del vaso en t1 es el NAME en la misma avenida
MÉTODO NUMÉRICO
El diagrama de bloques indica los pasos a seguir.
Usa un procedimiento de aproximaciones sucesivas para calcular el volumen y el gasto de salida en el intervalo i + l.
Donde el gasto de salida es igual al del instante anterior (primera aproximación del almacenamiento, (Vi + 1)
TRÁNSITO DE AVENIDAS EN CAUCES
APLICACIONES
Saber el efecto de presas reguladoras con Q tramos aguas abajo.
Diseñar bordos de protección contra inundaciones, etc.
Similar al tránsito de avenidas en vasos, el río mismo es un almacenamiento alargado. La solución se da por la ecuación de continuidad y alguna relación entre almacenamiento y gasto de salida.
Dificultades
No se tienen planos topográficos del tramo ni la relación descargas-volúmenes.
No se conocen entradas a lo largo del tramo, adicionales a las de la sección aguas arriba.
El nivel de la superficie libre del agua no es horizontal, como sucede en el caso de vasos
Métodos de tránsito de avenidas en cauces
Hidráulicos.
Se basan en ecuaciones de conservación de masa y cantidad de movimiento para escurrimiento no permanente
Métodos hidrológicos
utilizan simplificaciones de las ecuaciones 5.28 y 5.29 con soluciones simples, y menos precisas.
Almacenamiento
Almacenamiento en prisma (KO)
Depende solo de salidas
único si el nivel de la superficie libre es paralelo al lecho del río.
Comparable al de un vaso
Almacenamiento en cuña.
Efecto de la pendiente de la superficie libre del agua por flujo.
Método de Muskingum.
Depende de las entradas y salidas (I-O)
Almacenamiento en cuña es función lineal de la diferencia de ambas
Vaso de almacenamiento.
Regula los escurrimientos de un río, o almacena el volumen de agua que escurre en exceso en época de lluvia para usarlo durante secas.
Propósitos de un vaso (volumen) de almacenamiento (embalse)
Irrigación.
Generación de energía eléctrica.
Control de avenidas.
Abastecimiento de agua potable.
Navegación.
Acuacultura.
Recreación.
Retención de sedimentos.
Operación de la presa
se lleva a cabo entre el NAMINO y NAMO (nivel de aguas máximas ordinarias o de operación).
NAMINO
Nivel de aguas mínimas de operación, nivel más bajo con el que puede operar la presa.
NAMin (nivel de aguas mínimas)
Coincide con el nivel de la entrada de la obra de toma.
En irrigación
Nivel mínimo en que las turbinas trabajan en buenas condiciones.
NAMO
Máximo nivel con que puede operar la presa para satisfacer las demandas; Vertedor de excedencias. sirve para desalojar los volúmenes excedentes para la seguridad de la obra
Controlado por compuertas
El NAMO coincide con su cresta o punto más alto del vertedor.
Descarga controlada
El NAMO puede estar por arriba de la cresta e incluso puede cambiar a lo largo del año.
Capacidad útil.
volumen que se almacena entre el NAMO y NAMINO y que se satisfacen las demandas de agua.
NAME (nivel de aguas máximas extraordinarias)
Nivel más alto que debe alcanzar el agua en el vaso bajo cualquier condición.
Super-almacenamiento.
Volumen entre NAME y NAMO, sirve para controlar las avenidas cuando el nivel en el vaso está cercano al NAMO.
Bordo libre.
Espacio que queda entre el NAME y la máxima elevación de la cortina (corona)
Contiene el oleaje y la marea producidos por el viento
Compensa las reducciones en la altura de la cortina provocadas por sus asentamientos.
Volúmenes
Volumen muerto.
Queda abajo del NAMINO y no se puede disponer.
Volumen de azolves.
Queda abajo del nivel de la toma y se reserva para recibir el acarreo de sólidos por el río durante la vida útil de la presa.
Depósito de sedimentos
No es de nivel horizontal- sino se reparten a lo largo del embalse: los más gruesos al principio y los más finos cerca de la cortina.
Corriente de densidad.
Fenómeno cuando existe movimiento de los sedimentos depositados dentro del vaso.
Volúmenes necesarios para diseñar el vaso
Volumen de Azolves: Es materia de hidráulica fluvial
Volumen muerto. En hidroeléctricas depende del tipo de turbina
Volumen útil. Satisface las demandas
Volumen de súper-almacenamiento. Seguridad de la presa
Estimación del volumen útil y el NAMO.
Requiere datos topográficos y registros hidrológicos.
Datos topográficos.
Relacionan volumen con áreas y elevaciones
curvas elevaciones- volúmenes y elevaciones- áreas (grafica)
Datos hidrológicos (hidrométricos).
Para estimar los volúmenes o gastos que llegaran al vaso durante su operación (volumen útil).
Volúmenes escurridos por el río (registros >20 años)
FUNCIONAMIENTO DE VASOS
Ecuación fundamental para la simulación de vasos
X = volumen de entradas al vaso durante el intervalo Δt.
D = volumen de salidas del vaso durante el mismo intervalo.
ΔV = cambio del volumen almacenado en el vaso durante el intervalo Δt.
Δt depende del tamaño del vaso
Vasos medianos se toma Δt = 1 mes
Vasos muy grandes, con regulación de lapsos anuales, Δt≤1 año
Vasos de poca capacidad de regulación, Δt a semana o día.
ENTRADAS POR CUENCA PROPIA (Ecp)
Volúmenes de escurrimiento
Generados en la cuenca no controlada que descarga directamente a la presa, que está delimitada por el sitio de la boquilla donde se localiza la cortina y las presas situadas aguas arriba
Se cuantifica a partir de los datos de estaciones hidrométricas de la zona.
•Si no hay datos en el sitio exacto donde se proyecta construir la presa, ni en el mismo río se debe de extrapolar la información recabada en las estaciones más cercanas.
Factores de corrección F¡
Son función del área de la cuenca de aportación a la estación i, su posición y características de la cuenca respecto al sitio de la presa.
Entradas por transferencia desde otras cuencas (El)
Son descargas, libres o controladas, de presas o cuencas aguas arriba.
Las transferencias, siempre serán conocidas.
