DISEÑO DE BOCATOMA Nº 01 (de barraje fijo) PROYECTO: MEJ. DE LA INFRAESTRUCTURA DE RIEGO CANAL TUYUSIBE-SOQUESANE LUGAR: QDA. "QUELACAHUA" UBICACIÓN: 0+000KM DEL CANAL "TUYUSIBE" 1.- Consideraciones generales en el diseño de la Bocatoma en la Qda. "Quelacahua": a) Debido a la falta de información hidrometereológica en la zona, el caudal de diseño se ha determinado mediante métodos empíricos e hidrológicos como la Formula Racional con el cual se realizarán el dimensionamiento las estructuras que componen la Bocatoma. Ver Estudio Hidrológico del proyecto. b) Debido a la pendiente fuerte de la quebrada se diseñará la bocatoma para un resalto del tipo barrido, dado que no se consigue la sumergencia por el tipo de flujo supercrítico aguas abajo 2.- Cálculo de las Caraterísticas del Riachuelo "Quelacahua" Datos de entrada: Q= 5.500 m3/s Caudal Máxima Avenida calculado, Tr=50 años. n = 0.060 Rugosidad de río S= 0.1073 Pendiente promedio del lecho de quebrada "Quelacahua" Lo = 8.000 m Ancho de cauce de Quebrada "Quelacahua" dn = A= P= R= V= hv= 0.297 2.375 8.594 0.276 2.316 0.273 m m2 m m/s m Tirante normal Area Perímetro mojado Radio hidraulico Velocidad Altura de velocidad Q 2 1 1 AR 3 S 2 n 2.- Dimensionamiento de la Ventana de Captación Qc= L= hL= 0.080 m3/s caudal de captación 0.400 m ancho ventana de captación asumido 0.100 m altura libre a) Sí trabaja como orificio ahogado Cd= h= 0.650 m 0.300 m Qc C d . A. 2 gH ; H h hL 2 Coeficiente de descarga altura ventana de captación h Qc C d .L.h. 2 g h L 2 b) Sí trabaja como vertedero h= 0.250 m Q h c 1.84 L altura ventana de captación 3.- Altura de barraje Co= ho = h= Cc= P= 3787.168 0.400 0.250 3787.918 0.750 m m m m m 2 3 Cota del lecho del río aguas arriba del barraje altura del umbral del vertedero de captación altura de la ventana de captación calculado Cota de la cresta del barraje altura del paramento aguas arriba 4.- Dimensionamiento del barraje a) Descarga sobre el vertedero X 1.85 2.Hd 0.85Y Línea de Energía Ha Hd (4) Ccresta (3) (2) X R2 R1 (5) P.T. R3 P R3.Cos He Y5-Y6 (6) Y5-Y6 Tan Y Co (1) Q C .L o .H d Q= Lo = P= C= Hd= P/Hd= Q= Vo= Ha= He= 3 R3.Sen 2 5.500 8.000 0.750 2.177 0.464 1.617 5.500 0.566 0.016 0.480 m3/s Caudal de Máxima Avenida m ancho de la Cresta m altura del paramento aguas arriba Coeficiente de descarga calculado m Carga de diseño sobre el vertedero m3/s Verificación de descarga m/s Velocidad m m R3.(1-Cos (7) C1 Ecuaciones para el coeficiente de descarga C, Según Gehy (1982) en función de la relación P/Hd, donde P es la altura del paramento de aguas arriba, y H d la carga de diseño sobre el vertedero, siendo válido si H d = He del Cimacio. b) Perfil de la cresta del vertedero del barraje Y= z= 0.961 X1.85 1.50 m Punto de Tangencia, P.T.(x,y,Cota): Entrada a la cresta del barraje: R1= 0.093 R2= 0.232 0.282Hd= 0.131 0.175Hd= 0.081 m m m m Curva de Enlace entre el perfil y el solado a= R= T= Tx= Ty= 33.690 0.696 0.211 0.175 0.117 º m m m m Ecuación general del perfil; Talud aguas abajo del barraje x 0.315 y 0.114 X 1.85 Y 0.50 H 0.85 d Cota 3,787.804 Valores de las coordenadas para la cresta del barraje: x y Cota 0.000 0.000 3787.918 0.100 0.014 3787.904 0.200 0.049 3787.869 0.300 0.104 3787.814 0.400 0.176 3787.742 0.315 0.114 3787.804 P.T. R=1.5H 1 1.50 Ty Tx T c) Cálculo del nivel máximo y longitud del colchón disipador Ho= BL= Altura Muro= 1.214 m 0.400 m 1.650 m Nivel máximo Borde libre Ho+BL Por Bernoulli y continuidad entre O y 1: E o E1 hf Co P H d Vo2 V2 C1 d1 1 h f 2g 2g V12 h f 0.1 2g Datos: Q= P= Hd= Vo= Lo = Co= Cn= r= C1= d 1= V1= F1= 5.500 0.750 0.464 0.566 8.000 3787.168 3787.168 0.000 3787.168 0.157 4.375 3.520 m3/s m3/s m m/s m m m m m m m/s Caudal de Máxima Avenida altura del paramento aguas arriba Carga de diseño sobre el vertedero Velocidad en la cresta Ancho de la Cresta Cota del lecho del río aguas arriba del barraje Cota aguas abajo del río Altura en la que se debe profundizar el colchón o Poza Cota de la Poza de disipación Tirante al pie del barraje, conjugado menor Velocidad al pie del barraje Número de Froude d2 = - d1 + 2 d 2= d 12 2V12 d1 4 g 0.708 m Tirante conjugado mayor 0.708 > 0.297 ;d2 > r+dn ; Se presenta un resalto barrido El resalto es barrido y la longitud del resalto es igual a la longitud del colchón o cuenco amortiguador. Longitud del colchón disipador: 1 Según Schoklitsch: Ld= 2 Según Safranez: Ld= 3 2.756 m Ld 6.d 1 .F1 3.319 m Según U.S. Bureau Of Reclamation: Ld= 4 Ld (5 6)( d 2 d 1 ) Según Silvester: Ld= Ld 4.d 2 2.834 m Ld 9.75 d 1 ( F1 1)1.01 3.897 m Valor Promedio: Ld= 3.250 m Valor usado en el diseño 5.- Control de la filtración - Método de Lane Longitudes: Lv= 3.100 m Longitud de contactos verticales o que hacen un ángulo mayor de 45º con la horizontal. L H= 7.301 m L P= 5.534 m C= Z= 3.000 0.505 m Lw= 1.516 m Longitud de contactos horizontales o que hacen un ángulo menor de 45º con la horizontal. longitud total de la fundación de recorrido del agua Lp LH LV 3 Coeficiente de Lane que depende del terreno, Ver Tabla 01 Diferencia de carga hidrostática entre la cresta del barraje y uña terminal de la poza de disipación. Longitud del camino de percolación Lp > Lw ; Satisfactorio, Ok! Tabla 01 Valores del coeficiente C para los métodos de Bligh y Lane Tamaño de grano (en mm) 0.005 á 0.01 0.1 á 0.25 0.5 á 1.0 Lecho del Cauce Arena fina y limo Arena fina Arena gruesa Gravas y arena Bolonería, gravas y arena Arcilla C (Bligh) 18 15 12 9 4-6 6-7 C (Lane) 8.5 7.0 6.0 4.0 3.0 1.6 - 3 6.- Enrocado de protección o Longitud de Escollera (Le) Le = Lt - Lc Donde: Lt 0.67C Db * q Lc 0.60 C Dr Lt Lc C Le = Lt - Lc Db: altura comprendida entre la cota de la cresta y cota de salida aguas abajo q: Caudal por metro lineal de vertedero Dr: altura comprendida entre la cota de la cresta y el nivel de aguas abajo C: Coeficiente de Bligh, Ver Tabla 01 2.406 m 2.020 m 5 0.400 m Coeficiente de Bligh Longitud de escollera
