Estudio hidráulico y de estabilidad de una presa de materiales sueltos sobre el río Callazas en la región de Tacna

Abstract

El presente proyecto consiste en el estudio de una presa de materiales sueltos en la región de Candarave (Tacna). Esta zona es conocida por ser muy árida, con largas épocas de estiaje que comprometen su agricultura, la principal fuente de ingresos de sus poblados. La UNI ya había realizado un Análisis de Factibilidad en 2011 con una primera ubicación, pero la obra no pudo ser llevada a cabo debido a que la capacidad portante del subsuelo en el eje escogido era escasa, y las filtraciones desproporcionadas. Por ello, en el presente proyecto se estudia la ubicación del cuerpo de presa trescientos metros aguas abajo, en una zona con mejores parámetros geotécnicos. Para comenzar, se determinó que la presa debía ser de materiales sueltos para maximizar los beneficios al encontrarse canteras relativamente cerca. Además, aunque la capacidad portante mejora con el nuevo eje, no es suficiente para otros tipos de presa que están relacionadas con mayores presiones. Con las demandas y ofertas se llegó a la conclusión que un volumen útil de 17.82 MMC era suficiente, cumpliendo con un 90% de garantía anual. Con este volumen necesario, la curva Cota – Volumen y un pre-diseño de los órganos de desagüe (el desagüe de fondo que funciona como bocatoma y el aliviadero de canal lateral) se obtuvo una cota de coronación para el núcleo de 4373.5 msnm, y de 4375.0 msnm para la propia presa. A partir de aquí, se hizo un análisis integrado de filtraciones y estabilidad con software de GeoStudio©. La primera parte fue estudiada con el programa SEEP© realizando análisis estacionario y transitorio para observar la situación en desembalse rápido. Las filtraciones resultaron ser escasas debido a que prácticamente sólo se pueden producir a lo largo de la presa, porque el modelo de subsuelo referenciado tenía una capa superficial con una permeabilidad muy baja. De ese mismo estudio se obtuvieron también las presiones intersticiales que se usarían para el análisis de estabilidad. Respecto a este segundo estudio, se usó el programa SLOPE©, para las diferentes situaciones requeridas: final de la construcción, a largo plazo, tras desembalse rápido y con una combinación de sismo con las anteriores. Después de analizar la estructura, se llegó a la conclusión de que la geometría inicial del cuerpo debía reformularse para el talud de aguas arriba, porque se producía falla en desembalse rápido con sismo. Las soluciones propuestas se basaban en micropilotes a modo de pantalla, una berma inferior con enrocado y/o una disminución de la pendiente del talud. Finalmente, tras descartar las dos primeras opciones por mejorar escasamente la estabilidad, se optó por aumentar el talud aguas arriba de 2H:1V a 2.5H:1V.Esta última elección dio buenos resultados en los análisis que no habían pasado con el anterior talud. Obviamente, las filtraciones son incluso menores que en el otro caso, por lo que no se volvió a analizar. Por último, se hizo un análisis profundo de los órganos de desagüe. En primer lugar se estudió el desagüe de fondo, con entrada a 4342.1 msnm y salida a 4320 msnm, cuyas pérdidas no suponen un problema para su normal funcionamiento. A continuación se delimitó la cuenca de disipación de energía del agua sabiendo que el cauce del río se ubica a 4310 msnm, siendo suficiente una longitud de 24 metros a partir del pie del talud aguas abajo. Para terminar. se analizó al aliviadero, siendo éste de tipología de canal para ahorrar espacio en la estrecha cerrada. Para su entrada bastan 5 metros de ancho, debido a que las lluvias no son torrenciales y el propio embalse lamina de forma muy plana cualquier tormenta de la zona, independientemente del tamaño del aliviadero a partir de cierta magnitud. El canal tendrá 3 metros de anchura tanto en su tramo subcrítico como en el crítico, variando su altura en función de su régimen. Como la pendiente de la rápida es muy pronunciada y los caudales desembalsados no son muy altos, se determinó que el uso de bloques de disipación tendría un buen funcionamiento. Estos bloques se ubican en filas diseñadas alternadamente, con una distancia entre ejes de 2.1 metros. Con el uso de este sistema de disipación, una cuenca de disipación con enrocado bastaría para restituir el agua al cauce con una velocidad normal.