DISEÑO HIDRÁULICO DE ESTRUCTURAS DE CRUCE Y ENTRADAS DE AGUA AL CANAL PRINCIPAL HUMAYA, DERIVADO DE LA AMPLIACIÓN DE CAPACIDAD José Eduardo Moreno Bañuelos 1 ; Víctor Manuel Ruiz Carmona 1 ; Ernesto Olvera Aranzolo 1 ; Eduardo Chan Gaxiola 1 ; Bertha Meza Prieto 2 ; Venancio Juárez González 2 1 Especialistas en hidráulica. 2 Especialistas en hidráulica externos de apoyo Logos institucionales de los autores I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 DE RIEGO Y DRENAJE 23 Y 24 de noviembre de 2015 Jiutepec, Morelos 1
Contenido 1 Antecedentes 2. Objetivos 3. Diagnóstico 4. Formulación del proyecto 5. Caracterización de las estructuras 6. Materiales y métodos 7. Conclusiones 8. Recomendaciones I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 Reunión Anual de Riego y Drenaje 2
1. Antecedentes Para sobreelevar de manera integral el Canal Principal Humaya (CPH), con la ampliación de su capacidad de 80 m3/seg a 120 m3/seg, fue necesario revisar las políticas de operación del canal, de las estructuras y replantear las nuevas condiciones operativas para: conducir las aguas pluviales de ambas márgenes a través entradas de agua, un almacenamiento temporal en diques, extraer los excesos con desfogues automáticos y/o manuales, el cruce del CPH mediante alcantarillas, sifones invertidos y eventualmente con puentes canal. Desfogue automático del CPH I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 Reunión Anual de Riego y Drenaje 3
2. Objetivo El objetivo principal es prevenir, controlar y resolver los problemas que puedan generar los escurrimientos a las comunidades, la agricultura y la infraestructura en general, identificando los requerimientos de las estructuras y optimizando su costo. I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 Reunión Anual de Riego y Drenaje 4
3. Diagnóstico El diagnóstico consistió en realizar la revisión de la infraestructura existente, identificar la faltante, llevar a cabo el diseño de las nuevas obras de acuerdo con los niveles de operación de proyecto y rediseñar las estructuras actuales que no cumplen con los requerimientos, optimizando su costo y tiempos de ejecución. Para el diseño se identificaron los estudios básicos de topografía, geotecnia, hidrología, hidráulica y una caracterización previa de las estructuras requeridas. Salida del Túnel Tecorito sin entradas de agua I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 Reunión Anual de Riego y Drenaje 5
4. Formulación del proyecto El proyecto ejecutivo consiste en el diseño de poco más de 230 estructuras de cruce o entradas de agua al CPH, a lo largo de más de 150 km. Para llevar a cabo el diseño de manera específica y expedita, el proyecto ejecutivo resultaría técnicamente inviable, debido al tiempo que llevaría integrar un expediente técnico para cada estructura; para hacer más ágil esta etapa del diseño y la ingeniería de proyecto, se llevó a cabo una caracterización de cada sitio y estructura. Los estudios de mayor impacto para este tipo de estructuras son el hidrológico y la hidráulica. I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 Reunión Anual de Riego y Drenaje 6
5. Caracterización de las estructuras Se hizo una caracterización/clasificación de estructuras existentes, donde hace falta resolver el problema de los escurrimientos en las cuencas atendiendo a: Un sistema establecido y forma de operación actual del CPH. A la dinámica funcional del CPH con el aumento de nivel, el deterioro de las estructuras existentes en su mayoría para rehabilitación, reconstrucción o reposición, y al diseño de nuevas estructuras de control, acceso y cruce. El desnivel entre la plantilla del cauce natural y el mayor nivel del CPH, da origen a una reducción de la sección efectiva del cauce que drena, principalmente en entradas de agua en tajo o ladera. En otros casos, el desnivel aumenta para secciones localizadas en terraplenes, ello impedirá o limitará el acceso de agua al CPH, derivando en pasos inferiores. I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 Reunión Anual de Riego y Drenaje 7
5.1. Estructuras de acceso y de cruce de agua sobre el CPH 8
6. Materiales y métodos 6.1. Localización del CPH Presa derivadora Andrew Weiss 9
6.2 Mapa de uso de suelo 10
6.3 Mapa de tipo de suelo A: Gravas-Arenas B: Arenas finas-limos C: Arcillas 11
6.4 Mapa de pendiente del terreno 12
6.5 Área de influencia climatológica con polígonos de Thiessen Guamúchil Rosa Morada El Playón Pericos El Varejonal Palos Blancos 13
6.6 Gastos máximos obtenidos con fórmula: Racional No. Cadenamiento t c (min) Area (km 2 ) i (mm/h) C Q max (m 3 /s) 1 0+240 5.48 0.146 172.5500 0.18 1.261 11 4+347 5.06 0.028 176.8381 0.13 0.178 20 9+947 9.89 0.418 210.3018 0.13 3.178 30 20+328 41.16 3.057 97.8863 0.08 6.655 48 49+468 37.97 4.264 87.081 0.17 17.807 50 50+258 13.85 0.444 152.247 0.19 3.527 60 69+378 26.90 0.266 107.012 0.08 0.594 70 77+017 14.42 0.107 149.292 0.15 0.664 80 89+439 32.41 2.394 95.890 0.13 8.137 90 99+145 46.18 2.571 77.042 0.15 8.054 100 109+305 7.20 0.074 200.547 0.13 0.516 130 147+780 56.36 4.858 54.964 0.15 11.135 Chow No. Cadena miento 131 66+167 t c Área (km 2 ) Hp (mm) Pe (mm) t p (hr) X=Pe/d Z Q max (m 3 /s) (min) 103.70 1 9.410 77.753 44.736 1.447 25.884 0.710 48.076 132 70+124 92.774 7.087 75.082 33.651 1.319 21.763 0.705 30.227 133 99+749 68.588 6.757 68.061 23.162 1.026 20.262 0.700 26.642 134 103+664 57.971 6.723 64.278 11.310 0.893 11.706 0.695 15.204 135 120+022 77.535 16.180 67.825 22.240 1.137 17.210 0.702 54.344 136 123+018 61.420 7.311 62.996 29.742 0.936 29.054 0.699 41.277 137 123+393 65.061 6.944 64.181 22.211 0.982 20.484 0.700 27.678 138 125+917 63.110 13.253 63.554 27.054 0.958 25.721 0.699 66.241 195.40 139 135+043 4 91.856 88.190 43.958 2.451 13.498 0.800 275.739 14
6.7. Compuerta tipo charnela 15
6.8. Esquema del funcionamiento de compuerta tipo charnela 16
6.9. Esquema del funcionamiento de compuerta tipo charnela. 17
7. Conclusiones del estudio hidrológico 1. Los gastos obtenidos con la fórmula racional son confiables para la revisión de entradas de agua existentes y para el diseño de nuevas estructuras, teniendo en cuenta un área máxima de cuenca de 5 km 2. 2. Los coeficientes obtenidos para aplicar la fórmula de Chen pueden variar, dependiendo de la distancia que haya entre la estación climatológica y la cuenca. 18
8. Recomendaciones de mantenimiento en las estructuras 1. Engrasado de compuertas tipo charnela, deslizantes y radiales. 2. Pintado de rejillas y compuertas. 3. Limpieza de rejillas, canales, tanques sedimentadores y desarenadores. 19
POR SU ATENCIÓN, GRACIAS! 20