pfc miguel garate salete

8/17/2019 PFC Miguel Garate Salete

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PRESA DE LA SIERRA

DE LOS CUCOS

Documento nº1: Memoria


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PRESA DE LA SIERRA DE LOS CUCOS Memoria

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ÍNDICE

1.- INTRODUCCIÓN. OBJETO ......................................................................................1

2.- ANTECENDENTES ....................................................................................................2

2.1- Encuadre del Proyecto, Situación y Accesos .............................................. 2

2.2- Antecedentes Históricos .............................................................................. 2

3.- CONDICIONANTES EXISTENTES ..........................................................................6

3.1- Condicionantes Económicos ....................................................................... 6

3.2- Condicionantes Legales .............................................................................. 6

3.3- Condicionantes Medioambientales ............................................................. 6

3.4- Condicionantes Técnicos ............................................................................ 7

4.- MARCO LEGAL .........................................................................................................8

5.- DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS ............................................................................11

6.- DATOS INICIALES Y CLIMATOLOGÍA ..............................................................14

6.1- Precipitaciones .......................................................................................... 14

6.2- Temperaturas ............................................................................................. 15

6.3- Índices Climatológicos .............................................................................. 16

7.- ESTUDIO DE SOLUCIONES ..................................................................................17

8.- ESTUDIOS PREVIOS ...............................................................................................20

8.1- Estudio de Avenidas.................................................................................. 20

8.2- Topografía ................................................................................................. 23

8.3- Estudio de Laminación.............................................................................. 23

8.4- Geología y Geotecnia ................................................................................ 31

9.- CÁLCULOS HIDRÁULICOS...................................................................................35

9.1- Aliviadero.................................................................................................. 36

9.2- Desagües de Fondo ................................................................................... 38

9.3- Desvío del Río ........................................................................................... 40


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9.4- Cota de Coronación ................................................................................... 41

10.- CÁLCULO ESTRUCTURAL DE LA PRESA .......................................................42

10.1- Introducción ............................................................................................ 42

10.2- Cálculo de Estabilidad ............................................................................ 44

10.3- Estudio Tenso-Deformacional ................................................................ 46

11.- CÁLCULOS ESTRUCTURALES ..........................................................................50

11.1- Introducción ............................................................................................ 50

11.2- Muros Cajeros del Cuenco Amortiguador .............................................. 51

11.3- Losa del Cuenco Amortiguador .............................................................. 52

11.4- Perfil del Aliviadero ................................................................................ 52

11.5- Desagües de Fondo ................................................................................. 53

11.6- Galería ..................................................................................................... 54

12.- ORGANIZACIÓN MEDIOAMBIENTAL, ESTÉTICA Y PAISAJÍSTICA ..........56

12.1- Recuperación, Restauración e Integración Paisajística de las Obras ...... 56

12.2- Protección del Ecosistema Rambla ......................................................... 56

12.3- Protección de la Fauna ............................................................................ 57

13.- EXPROPIACIONES Y SERVICIOS AFECTADOS ..............................................58

13.1- Expropiaciones ........................................................................................ 58

13.2- Servicios Afectados................................................................................. 59

14.- AUSCULTACIÓN ...................................................................................................60

15.- GESTIÓN DE RESIDUOS ......................................................................................61

16.- MANTENIMIENTO Y EXPLOTACIÓN ...............................................................63

17.- PROGRAMA DE NECESIDADES ........................................................................64

17.1- Demanda Social ...................................................................................... 64

17.2- Infraestructuras y Equipamientos Necesarios ......................................... 64

17.3- Circulación de Personas .......................................................................... 65


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2.- ANTECENDENTES

2.1- Encuadre del Proyecto, Situación y Accesos

La zona de las obras proyectadas se encuentra entre los términos municipales de

Lorca y Mazarrón, pertenecientes a la Comunidad Autónoma de Murcia. El proyecto se

enmarca dentro de las actuaciones para la prevención de crecidas en la cuenca del río

Segura, siendo el cliente del mismo la Confederación Hidrográfica del Segura (CHS).

La llegada al emplazamiento de las obras se puede realizar desde Mazarrón o

Lorca y, de forma general, desde Murcia capital. Para acceder desde Murcia hay que

tomar la carretera A-30 para incorporarse a treinta y ocho kilómetros, en la salida 180, a

la autopista del Mediterráneo (AP-7) en dirección a La Manga. Tras tomar la salida 857

y coger la carretera nacional N-332, hay que incorporarse a la carretera regional D-21

en una rotonda. La carretera D-21 recorre toda la zona y la movilidad una vez ahí se

limita a caminos rurales.

2.2- Antecedentes Históricos

La prevención de los daños producidos por las avenidas en la cuenca del río

Segura y en las ramblas de Murcia pertenecientes a la Confederación Hidrográfica del

Segura es el objetivo principal de este organismo. A lo largo de la historia ha habido

numerosos planes, nacionales y propios de la CHS, relativos a la prevención de crecidas

en la zona.

El área que abarca la cuenca del río Segura con sus numerosas ramblas se

caracteriza por fuertes sequias alternándose con inundaciones. Este binomio es de

especial importancia en las tierras donde se ubica la actuación, donde los cultivos son

altamente rentables por el buen clima y la fertilidad de los suelos. Además existe una

arraigada tradición agrícola, sector en el que se sustenta la mayor parte de la economía

de la zona.

Las crecidas en las ramblas provocan ocasionalmente muertes y arruinan

cultivos, sumiendo en la miseria a los habitantes de la zona, fuertemente dependientes

de la agricultura. Las zonas más conflictivas corresponden al río Segura y el río

Guadalentín, en especial en la unión de sus cauces.

Se tiene constancia de riadas ya desde el año 47 a.C. con la riada de Julio César.Las magnitudes de esta riada y las siguientes hasta el siglo XIII no se conocen con


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precisión dada la inexactitud de los datos tomados en la época. En Murcia eran los

frailes y monjes los que durante siglos tomaron datos de las riadas, usando como

limnígrafo la Catedral de Murcia.

Es a partir de 1545 d.C. con la riada de San Lucas que se comienza a denominar

las riadas por el nombre del Santo del día en el que se produjeron. También comenzaron

a aportarse datos más exactos sobre la riada y descripciones de los hechos concretos y

daños producidos.

En el siglo XVII se produjeron dos de las mayores avenidas en la historia de la

región, separadas únicamente por dos años. La primera fue la riada de San Calixto, el 14

de octubre de 1651, que provocó la muerte de más de mil personas, arrasando barrios

enteros de Murcia y pueblos de la huerta de Murcia. Dos años después la riada de San

Severo produjo más de doscientas cincuenta muertes. Fue más destructiva que la de San

Calixto pero al haber menos población produjo menos pérdidas humanas.

En el año 1802 una fuerte avenida rompió la presa de Puentes, que produjo 608

muertos en Lorca. Este ha sido uno de los peores sucesos vividos en la región en toda su

historia. En ese mismo siglo aconteció la riada de Santa Teresa, el 15 de octubre de

1879 con un bagaje de más de 750 personas muertas, 22.000 animales muertos e

incalculables daños materiales. Esta riada provocó una campaña internacional de ayudaen la que participaron múltiples personalidades como la desterrada reina Isabel II, el

Papa León XIII y el multimillonario Alfred Krupp.

Ya en el siglo XX continúan las riadas, destacando la producida el 19 de octubre

de 1973. La catástrofe volvió a azotar la presa de Puentes. Debido a las intensas lluvias

la presa de Puentes vertió por coronación con una altura aproximada de dos metros. Se

contabilizaron 86 muertos en Puerto Lumbreras y 13 en Lorca.

El comienzo de las actuaciones de defensa se encuentra ya en los años siguientes

a la fundación de Murcia, en el 831 d.C. Los árabes construyeron acequias para dividir

las avenidas en varios cauces que repartían el agua a todo el terreno, fertilizando las

tierras y evitando las inundaciones.

Generalmente la historia de los planes de defensa en los últimos siglos ha ido de

la mano con la de las mayores riadas. El caso de la cuenca del río Segura no es una

excepción y los planes de defensa más ambiciosos frente a avenidas surgen tras una

gran riada.


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Aprovechando los medios de difusión de finales del siglo XIX la riada de Santa

Teresa en 1879 alcanzó una triste popularidad. Esto provocó que el Gobierno, presidido

por don Antonio Cánovas del Castillo, acelerara la construcción de la presa de Puentes y

creara una comisión de ingenieros de caminos con el objeto de recorrer la Región deMurcia para dictaminar las posibles obras de defensa realizables en la zona.

Poco después, de nuevo precedido por una importante riada que vertió sobre las

obras en la presa de Puentes, se promulgó el primer plan de defensa contra avenidas de

España, el “Proyecto de obras de defensa contra las inundaciones en el valle del

Segura”. Este plan fue redactado por los ingenieros Don Ramón García Hernández y

Don Luis Gaztelu Mariturena y aprobado en agosto de 1886. Este plan sentó las bases

para todos los futuros proyectos de este tipo en España.

En la historia hidrológica de la zona destaca la creación en 1926 de la

Confederación Hidrográfica del Segura, cliente del presente anejo. Fue entonces cuando

a través del organismo se analizó la situación de la cuenca. Poco tiempo después se

redacta el “ Plan Nacional de Obras Hidráulicas”, obra de Don Manuel Lorenzo Pardo

y aprobado por el Ministro de Obras Públicas Don Indalecio Prieto a 31 de mayo de

1933.

El plan de 1933 se centra en los riegos y el abastecimiento, sin entrar en lasnecesidades de laminación. Se proyectan numerosas actuaciones de presas, canales y

riegos, pero ninguna con la laminación de avenidas como finalidad.

Habrá que esperar a la avenida del 19 de octubre de 1973 para que se plantee un

plan integral de defensa frente a avenidas. Este plan fue promulgado por la

Confederación Hidrográfica del Segura y redactado por el ingeniero Don José Bautista

Marín. El “Plan general de defensa para avenidas del Segura” fue terminado en mayo

de 1977.

Tras cinco riadas consecutivas entre los años 1982 y 1987 se pone en marcha el

plan, que constituye una actuación hidrológica sin precedentes en España. El plan

aprobaba la realización de veinticinco obras; diez encauzamientos, trece presas y dos

recrecimientos. Las obras se planearon en una docena de ramblas especialmente

conflictivas además de en los ríos Mula y Guadalentín.


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Las obras se dividen en dos funciones principales; defensa de ciudades

(Cartagena, Lorca y Orihuela) y defensa de vegas. Las obras proyectadas por el plan son

las siguientes:

Presas:

- Presa del Bayco (rambla de Bayco, presa de materiales sueltos).

- Presa de Charcos (rambla de Charcos, presa de hormigón).

- Presa del Boquerón (rambla de Boquerón, presa de hormigón).

- Presa del Judío (rambla del Judío, presa de hormigón).

- Presa del Moro (rambla del Moro, presa de hormigón).

- Presa del Cárcavo (rambla del Cárcavo, presa de hormigón).

- Presa del Río Moratalla (río Moratalla, presa de hormigón).- Presa de Pliego (río Pliego, presa de hormigón)

- Presa de Doña Ana (río Pliego, presa de hormigón)

- Presa de Rodeos (río Mula, presa de hormigón).

- Presa de Rambla Salada (rambla Salada, presa de hormigón).

- Presa de Rambla de Algeciras (defensa y regulación, presa de

materiales sueltos).

- Presa del Romeral (río Guadalentín, presa de hormigón).

Encauzamientos:

Incluye el del río Segura, dividido en cinco tramos, incluyendo el paso por la

ciudad de Orihuela. Los otros cinco encauzamientos se distribuyen en cinco cauces de

especial peligrosidad; rambla de Minateda en Albacete, río Guadalentín en el Paretón,

rambla del Hondón en Cartagena, rambla del Reguerón y el canal aliviadero Argos-

Quipar.

Recrecimientos:

- Presa de la Cierva sobre el río Mula. Recrecimiento de 6,50 m sobre

la coronación.

- Presa de Puentes. Nueva construcción aguas arriba de la anterior,

cuyos soterramientos limitaban su capacidad.


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3.- CONDICIONANTES EXISTENTES

Los condicionantes que inciden en la construcción de la Presa de la Sierra de los

Cucos pueden agruparse en las siguientes categorías; económicos, legales,medioambientales y técnicos.

3.1- Condicionantes Económicos

Actualmente España está sumida en una crisis económica realmente importante.

Una de las consecuencias directas de esta crisis es la ausencia de dinero público. Las

inversiones en infraestructuras han descendido drásticamente en los últimos cuatro años.

Toda inversión pública debe estar justificada, dejando clara la necesidad de su

realización. En caso contrario la actuación será descartada.

El cliente del presente proyecto es un organismo público, la Confederación

Hidrográfica del Segura. Por tanto la economía debe ser atendida con especial interés

por la escasez de dinero. Por otra parte, el plazo de ejecución puede ser más relajado

que en una obra de carácter privado en donde primen los intereses económicos.

3.2- Condicionantes Legales

Los condicionantes legales en esta obra se encuentran ligados a la propiedad delos terrenos donde se prevé la ejecución de la obra. La zona está cubierta por cultivos,

principalmente en invernadero. No obstante existen amplias áreas sin cultivar en la zona

donde podrán desplazarse los cultivos inundables.

La economía de la región se sustenta en la agricultura por lo que el impacto

generado sobre los cultivos debe ser el menor posible. Los criterios de expropiación y la

información detallada sobre las parcelas a expropiar se encuentran desarrollados en el

“Anejo nº11: Expropiaciones y Servicios Afectados” de la memoria.

3.3- Condicionantes Medioambientales

Las características medioambientales de la zona se encuentran en la introducción

del “Anejo nº 10: OMEP”. En dicho anejo también se indican las medidas correctoras a

ejecutar para minimizar el impacto ambiental del proyecto. En la zona destaca la

presencia de tres espacios naturales que forman conjuntamente la “Sierra de la

Almenara, Morer as y Cabo Cope”, que representa un Lugar de Interés Comunitario

(LIC) y una Zona de Especial Protección de Aves (ZEPA).


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3.4- Condicionantes Técnicos

El condicionante técnico más relevante se debe a la ubicación de la actuación.

La zona de estudio se encuentra dentro de un área de sismicidad relativamente

importante, cerca de los puntos de mayor sismicidad en España. Por tanto, el estudio de

la sismicidad tendrá una atención especial en este proyecto.


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4.- MARCO LEGAL

El marco legal en una obra de ingeniería civil es muy amplio. En cada anejo se

listan las normas aplicables dentro del concepto desarrollado en dicho anejo. Noobstante, a continuación se exponen las normas de mayor importancia contempladas en

la redacción de este proyecto:

- “Reglamento Técnico sobre Seguridad de Presas y Embalses, de 12 de marzo

de 1996”.

- “Guía Técnica de Seguridad nº1: Seguridad de Presas” del Comité Español de

Grandes Presas, de 2005.

- “Guía Técnica de Seguridad nº2: Criterios para Proyectos de Presas y Obras

Anejas” del Comité Español de Grandes Presas, de 2005.

- “Guía Técnica de Seguridad nº3: Estudios Geológico-geotécnicos y de

Prospecciones de Materiales” del Comité Español de Grandes Presas, de 2003.

- “Guía Técnica de Seguridad nº4: Avenida de Proyecto” del Comité Español de

Grandes Presas, de 1997.

- “Guía Técnica de Seguridad nº5: Aliviaderos y Desagües” del Comité Español

de Grandes Presas, de 2004.

- “Guía Técnica de Seguridad nº6: Construcción de Presas y Control de Calidad”

del Comité Español de Grandes Presas, de 1999.

- “Guía Técnica de Seguridad nº7: Auscultación de las Presas y sus Cimientos”

del Comité Español de Grandes Presas, de 2004.

- “Instrucción para el Proyecto, Construcción y Explotación de Grandes Presas,

de 31 de marzo de 1967”.

- “Ley de Aguas de 1985”

- “Directriz Básica de Planificación de Protección Civil de 1994”.

- “Real Decreto 9/2008, de 11 de enero, por el que se modifica el Reglamento

del Dominio Público Hidráulico”.

- “Ley 6/2001, de 8 de mayo”. (Evaluación de Impacto Ambiental).


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- “Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero, por el que se aprueba el

texto refundido de la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental de Proyectos”.

- “Ley 6/2010, de 24 de marzo, de modificación del texto refundido de la Ley de

Evaluación de Impacto Ambiental de Proyectos, aprobado por el Real Decreto

Legislativo 1/2008, de 11 de enero”.

- “Ley 1/1995, de 8 de marzo, de Protección del Medio Ambiente de la Región

de Murcia”.

- “Guías Metodológicas para la elaboración de estudios de impacto ambiental

nº2: Grandes presas”.

- “Ley 10/1998, de 21 de abril, de residuos”.

. “Real Decreto 105/2008, de 1 de febrero, por el que se regula la producción y

gestión de los residuos de construcción y demolición”.

- “Orden MAM/304/2002, de 8 de febrero, por la que se publican las

operaciones de valorización y eliminación de residuos y la lista europea de residuos”.

- “Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelo contaminados”.

- “Ley 16/2002, de 1 de julio, de prevención y control integrados de la

contaminación”.

- “Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, por el que se regula la

eliminación de residuos mediante depósito a vertedero”.

- “Directiva 2008/98/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 19 de

noviembre de 2008, sobre los residuos”.

- “Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras Hidráulicas. Tomo

4.1: Presas”.

- “Recomendaciones de seguridad de presas”. (Publicación del M.O.P.U.).

- “Recomendaciones sobre aliviaderos”. (Publicación del M.O.P.U.).

- “Real Decreto 997/2002, de 27 de septiembre, Norma de construcción

sismorresistente”.

- “Instrucción para el proyecto y ejecución de obras de hormigón: EHE-08”.


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5.- DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS

Para el problema de las fuertes avenidas en la zona de la Rambla de Pastrana

entre los términos municipales de Lorca y Mazarrón se proyecta la ejecución de una presa de laminación de avenidas a petición de la Confederación Hidrográfica del

Segura.

El presente proyecto tiene como objetivo dar solución al problema planteado.

Para ello se proyecta una presa de hormigón vibrado de planta recta que permita laminar

convenientemente las avenidas de llegada. Las dimensiones características de la presa

corresponden a valores habituales, con suma de taludes igual a 0,80. Estas medidas

resultan aptas en el cálculo de estabilidad de la presa.

De esta forma la sección transversal tipo de la presa está formada por un talud de

0,05 en el paramento de aguas arriba y un talud de 0,75 en el paramento de aguas abajo.

Además se proyecta con una contrapendiente de talud 0,05 ascendente hacia aguas

abajo.

La coronación se diseña con una anchura de 5,00 m a los que se añaden un metro

a cada lado de aceras. La coronación se encuentra a la cota 270,75 m.s.n.m. con el nivel

máximo normal (NMN) ubicado a la cota 267,50 m.s.n.m.

Las dimensiones de los elementos de la presa dependen en gran medida de la

importancia de las avenidas a laminar. La zona está marcada por un fuerte carácter

torrencial con alternancia de periodos de sequía y de fuertes precipitaciones. Los

caudales punta de avenida calculados permiten diseñar los elementos de desagüe de la

presa.

De acuerdo con la clasificación de la presa como de tipo A en función del riesgo

de una rotura, los periodos de retorno adoptados para el diseño de la presa son mil años

para la avenida de proyecto y diez mil años para la avenida extrema. De esta forma los

caudales punta obtenidos son 423,97 m3/s para la avenida de proyecto y 552,52 m3/s

para la avenida extrema.

Con esos caudales se diseñan los elementos de desagüe de tal forma que se logre

una laminación satisfactoria de las avenidas. A estos efectos se dispone un aliviadero

formado por tres vanos de trece metros cada uno separados por pilas redondeadas de

dos metros de ancho.


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El perfil del aliviadero es una aproximación mediante la fórmula de Bradley del

perfil Creager. Con estas dimensiones, en la situación de cálculo para la avenida de

proyecto, el aliviadero descarga un caudal máximo de 303,01 m3/s reduciendo el caudal

punta en un 28,53%. Con esta laminación se fija el nivel de avenida de proyecto (NAP)a la cota 269,90 m.s.n.m.

Por otra parte, para la situación de cálculo de la avenida extrema el aliviadero

descarga un caudal máximo de 434,42 m3/s provocando una reducción del caudal del

21,37%. La cota de nivel de avenida extrema (NAE) se sitúa a la cota 270,60 m.s.n.m.

El desagüe de fondo se diseña para ayudar con la laminación de las avenidas. Su

programa funcional es tener sus compuertas siempre abiertas salvo para operaciones de

mantenimiento y seguridad. Esto responde a la necesidad de que el embalse se

encuentre siempre vacío para recibir las avenidas entrantes.

Los desagües de fondo están formados por dos conductos en presión de sección

rectangular de 2,00 m de altura y 1,60 m de ancho con entrada abocinada. Al final del

conducto en presión se dispone un canal en lámina libre. Para las funciones de

seguridad y operación se colocan dos compuertas Bureau en cada conducto. El caudal

de desagüe de los dos desagües de fondo con altura de embalse al nivel máximo normal

es de 107,34 m3/s.

La forma de tratar el impacto dinámico producido por los caudales desaguados

es la colocación de un cuenco amortiguador. Las condiciones aguas abajo de la cerrada

permiten colocar un cuenco amortiguador para ralentizar el flujo de agua antes de

llevarlo al cauce de la Rambla de Pastrana. El cuenco amortiguador tiene 40,00 m de

ancho y 31,00 m de largo, con un espesor de 2,60 m.

La presa cuenta con una galería de servicio con solera a la cota 253,00 m.s.n.m.

La sección de la galería tiene base 3,00 m y altura 2,30 m. Desde la galería se accede a

la cámara de válvulas donde se ubican las compuertas y conductos de aireación de los

desagües de fondo.


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A continuación se exponen los datos más relevantes respectivos a la Presa de la

Sierra de los Cucos en forma de tabla resumen:

Característica Valor

Talud aguas arriba 0,05Talud aguas abajo 0,75Contrapendiente 0,05Longitud de coronación 285 mAnchura de coronación 5 m+dos voladizos de 1 m. En total 7 m.Altura máxima de presa sobre el cauce 26,26 m

Nivel máximo normal (NMN) 267,50 m.s.n.m. Nivel avenida de proyecto (NAP) 269,90 m.s.n.m. Nivel avenida extrema (NAE) 270,60 m.s.n.m.

Cota de coronación 270,75 m.s.n.m.Aliviadero Tres vanos de 13 m cada unoCuenco amortiguador Longitud = 31 m. Profundidad = 2,60 mDesagüe de fondo Dos conductos rectangulares de 2,00 m x 1,60mCota eje desagüe de fondo 250,00 m.s.n.m.Volumen de embalse muerto 47.627,30 m3 Volumen embalse NMN 2,41 Hm3 Volumen embalse NAP 3,28 Hm3 Volumen embalse NAE 3,58 Hm3 Superficie embalse NMN 322.940,36 m2 Superficie embalse NAP 411.700,62 m2 Superficie embalse NAE 444.662,96 m2


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6.- DATOS INICIALES Y CLIMATOLOGÍA

El primer paso realizado para la redacción de este proyecto es la recopilación de

todos los datos necesarios para llevarlo a cabo. Estos se dividen en topográficos,geológico-geotécnicos, hidrológicos y de climatología. Los datos proceden de diversos

organismos públicos y privados.

La forma de obtención de los datos de partida viene desarrollada en el “Anejo

nº1: Datos Iniciales y Climatología”. En ese anejo se exponen la utilidad y el uso dado

a cada dato.

Pertenece también a este primer anejo la caracterización climática de la zona de

trabajo. Este estudio es de especial importancia en la elección de la tipología adecuada

en la fase inicial del proyecto y de cara a programar las obras a ejecutar. El análisis

climatológico se divide en precipitaciones, temperatura e índices climatológicos y se

encuentra completo en el “ Anejo nº1: Datos Iniciales y Climatología”. Los resultados

se resumen a continuación:

6.1- Precipitaciones

Las precipitaciones anuales en la zona oscilan entre los cien y los quinientos

milímetros. La precipitación anual se concentra en unos pocos meses, con un número

elevado de meses sin precipitación alguna. Esto explica la fuerte torrencialidad de las

ramblas de la zona, con el total de las precipitaciones anuales concentradas en muy

pocos días, tan sólo cincuenta días de media. El gráfico muestra la evolución de las

precipitaciones acumuladas entre mil novecientos ochenta y dos mil once.

0

100

200

300

400

500

600

P r e c i p i t a c i o n e s ( m m )

Año

Precipitaciones Anuales


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6.2- Temperaturas

Para el estudio de las temperaturas se usan tres parámetros, evaluados de forma

independiente para los doce meses del año. Los parámetros son la temperatura media, la

máxima mensual y la mínima mensual. Los resultados muestran la media ponderada con

la distancia de esos valores para las cuatro estaciones meteorológicas más próximas con

todos los años de los que se tiene información.

MesTemperaturas (ºC)

Media Media Máximas Media Mínimas

Enero 10,22 21,41 -0,19

Febrero 11,22 22,95 1,03

Marzo 13,27 25,65 2,53

Abril 15,25 26,99 5,12

Mayo 18,68 30,08 8,32

Junio 22,98 34,55 12,47

Julio 26,02 37,42 16,60

Agosto 26,35 37,53 16,85

Septiembre 23,02 33,82 13,14

Octubre 18,82 29,68 8,75

Noviembre 14,29 25,56 3,50

Diciembre 11,27 21,84 0,83

ANUAL 17,68 29,10 7,45


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6.3- Índices Climatológicos

En la caracterización climática de la zona se evalúan las horas de sol, la

situación atmosférica, la humedad y el número de días con temperaturas extremas. De

los resultados se extrae que la zona responde a un clima árido, subdesértico. Los días

cubiertos son muy escasos y el porcentaje de días soleados es muy elevado. El número

de días que se producen heladas es muy reducido.

En la tabla se representa el resumen de los datos de índices climatológicos:

AñoDías Temp.Máxima ≥ 25

Días Temp.Mínima ≤ 0

HumedadMedia (%)

DíasDespejado

DíasNublado

DíasCubierto

Horas Sol

2000 176 10 55 113 217 36 3.0742001 192 6 57 106 206 53 2.960

2002 184 1 60 103 218 44 2.958

2003 174 4 58 117 194 54 2.897

2004 159 8 57 108 208 50 2.898

2005 192 18 59 113 221 31 3.111

2006 195 4 56 91 226 48 2.810

2007 172 6 56 115 205 45 2.912


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7.- ESTUDIO DE SOLUCIONES

Previo a la redacción del proyecto de la Presa de la Sierra de los Cucos se realizó

un estudio comparativo de tres tipologías propuestas. El objetivo de este estudio eraseleccionar la mejor solución tipológica para el caso de la presa sobre la Rambla de

Pastrana. El desarrollo completo del estudio se encuentra en el “Anejo nº5: Estudio de

Soluciones” del presente proyecto.

Las tipologías propuestas fueron presa de gravedad de hormigón vibrado (A),

presa homogénea de materiales sueltos (B) y presa de materiales sueltos con núcleo de

arcilla (C).

El criterio de comparación de estos estudios debe ser lo más objetivo posible y

tiene que permitir diferenciar de forma clara las soluciones. Para ello se adopta el

Método ELECTRE II (ELimination Et Choix Traduisant la REalité).

Este método realiza una clasificación del conjunto de proyectos a estudiar. Entre

ellos se establece un orden de preferencia único, clasificando los proyectos de mejor a

peor mediante una puntuación numérica.

En la comparación de las alternativas se analizaron conceptos medioambientales,

económicos, sociológicos, funcionales, geológicos y geotécnicos, topográficos,

climáticos y de construcción.

Para cada concepto se definen una serie de parámetros que lo caractericen de la

mejor manera posible. En función de cómo sea valorado cada concepto,

cuantitativamente o no, objetiva o subjetivamente, se utilizan fórmulas distintas para

valorar las diferencias entre las tipologías.

Los resultados resumidos de la aplicación del Método ELECTRE II se muestrana continuación. En la segunda tabla podemos ver la calificación para cada solución en

cada subconcepto así como su peso y su puntuación total. La suma de esas puntuaciones

da el resultado global que permite ordenar de mejor a peor las tres soluciones

comparadas. Esa puntuación global es la representada en la primera tabla.


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Puntuación Global

A B C

301,00 148,13 185,48

Concepto Valor Parámetro Calificación

Peso Puntuación

A B C A B C A B C

Cambios de uso 0,00 1,00 1,00 10,00 0,00 0,00 3 30,00 0,00 0,00

Adaptación

órganos de

desagüe

1,00 0,75 0,75 7,50 10,00 10,00 2 15,00 20,00 20,00

Coste total 5.574.498,00 6.694.549,70 5.628.349,70

10,00 5,00 9,76 5 50,00 25,00 48,80

Coste

mantenimiento 139.362,45 200.836,49 168.850,49 10,00 5,00 7,60 5 50,00 25,00 38,01

Impacto en

construcción 64,00 262,00 249,14 10,00 2,44 2,57 4 40,00 9,77 10,28

Impacto en

explotación 127,00 280,00 280,00 10,00 4,54 4,54 4 40,00 18,14 18,14

Creación puestos

de trabajo 0,80 1,00 1,00 8,00 10,00 10,00 2 16,00 20,00 20,00

Paradas por díasde lluvia

0,00 50,00 50,00 10,00 0,00 0,00 1 10,00 0,00 0,00

Avenidas 0,30 1,00 1,00 10,00 3,00 3,00 3 30,00 9,00 9,00

Resistencia del

cimiento 1,00 0,00 0,00 0,00 10,00 10,00 1 0,00 10,00 10,00

Excavabilidad 18.800,00 310.000,00 300.000,00 10,00 0,61 0,63 2 20,00 1,21 1,25

Inyectabilidad y

tratamientos 4.000,00 0,00 0,00 0,00 10,00 10,00 1 0,00 10,00 10,00

TOTAL - - - - - - - 301,00 148,13 185,48

Las puntuaciones de la aplicación del Método ELECTRE II al caso de estudio

permiten ver que la opción adecuada es la solución de presa de gravedad de hormigón

vibrado. A continuación, con gran diferencia, se encuentra las soluciones de tipo presa

de materiales sueltos.

La tipología presa de gravedad de hormigón es la más económica, con un preciosimilar a la solución de núcleo de arcilla, ambos mucho menores que los de la presa


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homogénea de materiales sueltos. A eso hay que añadir que la presa de hormigón tiene

un impacto medioambiental mucho menor, tanto en construcción como en explotación,

que las otras alternativas propuestas. Por tanto, la solución tipológica presa de gravedad

de hormigón vibrado es la mejor en los cuatro aspectos con mayor peso, los doseconómicos y los dos medioambientales. En estos últimos con gran diferencia. Esto

explica en gran medida la diferencia entre las soluciones propuestas en este estudio.


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8.- ESTUDIOS PREVIOS

Como primera tarea es necesario realizar una serie de estudios tendentes a

caracterizar el emplazamiento y definir los parámetros básicos que servirán como datosde partida para el dimensionamiento de la presa. Estos estudios abarcan las avenidas, la

topografía, la laminación, y la geología y geotecnia necesarias para el proyecto y

ejecución de la presa.

8.1- Estudio de Avenidas

El estudio de avenidas completo y todos los resultados se encuentran en el

“Anejo nº 2: Hidrología”. La finalidad de este estudio es la determinación de los

caudales de avenida para distintos periodos de retorno. A continuación se expone un

resumen de la metodología seguida y los resultados obtenidos en el anejo.

8.1.1- Clasif icación de la Presa

Antes de comenzar el estudio hidrológico de la zona es necesario clasificar la

presa para saber con qué periodos de retorno trabajar. En base a lo establecido en el

artículo 3.2 del “Reglamento Técnico sobre Seguridad de Presas y Embalses” las presas

se dividen en tres categorías atendiendo al riesgo potencial derivado de una posible

rotura o avería. De esta forma se establecen tres categorías; categoría A, categoría B y

categoría C, ordenadas de mayor a menor riesgo.

A partir de esta clasificación, la “Guía Técnica de Seguridad nº4: Avenida de

Proyecto” del Comité Español de Grandes Presas (1997) recomienda tomar distintos

periodos de retorno para cada categoría.

En el estudio de los posibles daños derivados de una rotura de la presa se

contabilizan numerosas afecciones. La rotura puede provocar un número elevado de pérdidas humanas e importantes daños materiales a servicios esenciales. Por ello la

presa de la Sierra de los Cucos se enmarca dentro de las presas de categoría A. Los

periodos de retorno a considerar en este caso son mil años para la avenida de proyecto y

diez mil años para la avenida extrema.


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8.1.2- Precipi taciones y Tormentas de Diseño

El estudio de las precipitaciones es necesario para el cálculo de los caudales de

avenida. El cálculo de las precipitaciones, tanto totales como eficaces, para los distintos

periodos de retorno requeridos se realiza en base a un documento de la Consejería de

Desarrollo Sostenible y Ordenación del Territorio de la Región de Murcia, “Análisis del

riesgo por Inundaciones”.

Los resultados del estudio de las precipitaciones son los siguientes:

Tr Pdiaria (mm) P24 (mm)

25 99,4 114,350 141,4 162,6

100 173,3 199,3250 208,7 240,0500 231,8 266,6

1000 252,5 290,35000 293,4 337,410000 308,7 355,0

A partir de las precipitaciones totales en la zona se procede con el cálculo de la

escorrentía y de las tormentas de diseño. La escorrentía se evalúa de acuerdo al Método

del Índice de Curva del “U.S. Soil Conservation Service”, que permite estimar las

pérdidas por evaporación, infiltración y retención del terreno. La finalidad de estos

estudios es la obtención de los hietogramas con pérdidas. A partir de dichos

hietogramas se calculan los caudales de avenida.

8.1.3- Caudales de Aveni da

En el cálculo de los caudales de avenida se utiliza el método del Hidrograma

Unitario del “U.S. Soil Conservation Service”. De esta forma no sólo se obtienen los

caudales punta de avenida, también se obtiene la distribución temporal de los caudales a

lo largo de la tormenta de estudio. Esta distribución es de especial importancia en este

caso pues es necesaria para el estudio de laminación.

El estudio se realiza para seis periodos de retorno; veinticinco, cincuenta, cien,

quinientos, mil y diez mil años.


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Los caudales de avenida calculados, el volumen total de precipitación eficaz y

los hidrogramas obtenidos son los siguientes:

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

0 4 8 12 16 20 24 28 32

C a u d a l

( m 3 / s )

Tiempo (horas)

Hidrogramas

25 años

50 años

100 años

500 años

1000 años

10000 años

Periodo deRetorno (años) Caudal deAvenida (m3/s) Volumen Total(Hm3)

25 96,63 1,2450 180,33 2,96

100 248,59 4,05500 378,15 6,13

1000 423,97 6,8810000 552,52 8,97


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8.2- Topografía

El estudio detallado de la topografía de la zona se encuentra en el “Anejo nº3:

Topografía y Replanteo”. En él se recoge información topográfica existente y se realiza

la triangulación y nivelación necesarias para el replanteo de las obras. El objetivo final

del anejo a nivel topográfico es la definición de las tres bases de replanteo.

En una segunda parte del anejo se efectúa el replanteo de las obras partiendo de

las bases antes definidas.

8.3- Estudio de Laminación

La presa de la Sierra de los Cucos tiene como única finalidad la laminación de

las avenidas en la Rambla de Pastrana para evitar las inundaciones producidas aguas

abajo. Por tanto el estudio de laminación reviste especial importancia.

El estudio se encuentra ampliamente desarrollado en el “ Anejo nº6: Laminación

de Avenidas”. Este estudio cuenta con dos objetivos claros. El primero es deducir el

caudal laminado para las avenidas de diseño a fin de obtener el nivel de avenida de

proyecto (NAP) y el nivel de avenida extrema (NAE). El segundo objetivo es dar una

idea de la capacidad de laminación de la presa proyectada.

Para el estudio de laminación primero ha de calcularse la curva del embalse y

establecer la cota del nivel máximo normal (NMN). Este nivel se calcula en este caso de

acuerdo a condicionantes topográficos. La cerrada sobre la que se proyecta la presa

tiene como límite para la formación del embalse la presencia del pueblo de Morata

aguas arriba. Morata aguas arriba. Este pueblo, de cuarenta y dos habitantes según el

censo de dos mil nueve de la Región de Murcia, no debe ser inundado. Este

condicionante conduce a situar el nivel máximo normal del embalse (NMN) a la cota

267,50m.s.n.m.

El cálculo de la curva del embalse se encuentra en el “Anejo nº 6: Laminación de

Avenidas”. A continuación se muestran los resultados para la curva del embalse,

calculada para cada metro de nivel de agua, y su representación gráfica.


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- Tabla de Resultados

Cota (m) Superficie (m2) Volumen (m3) Volumenembalse (m3)

Volumenembalse (Hm3)

244,00 0,00 - - - 245,00 1.534,26 767,13 767,13 0,00 246,00 3.594,83 2.564,55 3.331,68 0,00 247,00 6.479,68 5.037,26 8.368,94 0,01 248,00 9.805,06 8.142,37 16.511,31 0,02 249,00 15.422,04 12.613,55 29.124,86 0,03 250,00 21.582,83 18.502,44 47.627,30 0,05 251,00 27.973,06 24.777,95 72.405,25 0,07 252,00 35.492,15 31.732,61 104.137,85 0,10

253,00 44.048,92 39.770,54 143.908,39 0,14 254,00 53.423,98 48.736,45 192.644,84 0,19 255,00 63.681,56 58.552,77 251.197,61 0,25 256,00 75.711,41 69.696,49 320.894,10 0,32 257,00 90.486,00 83.098,71 403.992,81 0,40 258,00 105.270,99 97.878,50 501.871,31 0,50 259,00 120.700,38 112.985,68 614.856,99 0,61 260,00 138.347,09 129.523,73 744.380,72 0,74 261,00 156.056,33 147.201,71 891.582,43 0,89 262,00 177.515,69 166.786,01 1.058.368,44 1,06

263,00 199.704,37 188.610,03 1.246.978,47 1,25 264,00 221.935,15 210.819,76 1.457.798,23 1,46 265,00 248.421,31 235.178,23 1.692.976,46 1,69 266,00 275.446,26 261.933,78 1.954.910,24 1,95 267,00 305.066,53 290.256,39 2.245.166,63 2,25 268,00 340.814,18 322.940,36 2.568.106,99 2,57 269,00 378.518,03 359.666,11 2.927.773,10 2,93 270,00 415.387,57 396.952,80 3.324.725,90 3,32 271,00 464.179,88 421.348,96 3.746.074,85 3,75 272,00 499.459,96 457.423,77 4.203.498,62 4,20


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25

- Representación Gráfica

Una vez obtenida la curva del embalse puede realizarse el estudio de laminación.

Además se deben conocer las capacidades de desagüe del aliviadero y los desagües de

fondo. Estos datos se obtienen a partir de los cálculos presentes en el “Anejo nº 7:

Cálculo s Hidráulicos” del proyecto.

Con todo ello se realiza un proceso iterativo explicado en el “Anejo nº 6:

Laminación de Avenidas”. El estudio se realiza en tres supuestos, dos de diseño y unode determinación de las capacidades reales de laminación.

8.3.1- Laminación Avenida de Proyecto

La primera hipótesis de cálculo es para la determinación del caudal laminado

durante la avenida de proyecto y, por tanto, la altura de lámina de agua en ese caso. Para

ello se supone el nivel de embalse cinco metros sobre el eje del desagüe de fondo, a la

cota 255,0 m.s.n.m. Esta es una situación conservadora pues la Presa de la Sierra de los

240,00

245,00

250,00

255,00

260,00

265,00

270,00

275,00

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50

C o t a ( m )

Volumen embalse (Hm3)

Curva del embalse

NMN


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Cucos no debe recrecer su embalse bajo ninguna circunstancia, siendo su único fin la

laminación de avenidas. Además se consideran los desagües de fondo no operativos.

Las conclusiones de este estudio de laminación son las siguientes:

- El máximo nivel del embalse alcanzado es 269,88 m.s.n.m. Se adopta como base

para la realización del proyecto una cota de Nivel de Avenida de Proyecto

(NAP) de 269,90 m.s.n.m.

- El caudal máximo laminado durante la avenida de proyecto es de 303,01 m 3/s

frente al caudal máximo de avenida de 423,97 m3/s. Esto supone una reducción

de caudal gracias a la laminación del 28,53%.

- La punta del hidrograma laminado se produce a las 15 h y 45 min del inicio de la

tormenta. Por lo tanto se produce un retardo respecto al máximo caudal de

avenida entrante de 1 h. y 15 min.

El Hidrograma laminado resultante es el siguiente:

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36

C a u d a l ( m 3 / s )

Tiempo (h)

Avenida de Proyecto

Avenida Laminada


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8.3.2- Laminación Avenida Extr ema

La segunda situación estudiada para el diseño de la presa es la de avenida

extrema. En este caso vuelven a suponerse no operativos los desagües de fondo por

avería u otra incidencia. Sin embargo el nivel de embalse en este caso se considera a

nivel de embalse muerto, a la cota 250 m.s.n.m.

Las conclusiones que se extraen de la laminación de la avenida extrema son las

siguientes:

- El máximo nivel del embalse alcanzado es 270,51 m.s.n.m. Se adopta como base

para la realización del proyecto una cota de Nivel de Avenida Extrema (NAE)

de 270,60 m.s.n.m.- El caudal máximo laminado durante la avenida extrema es de 434,42 m3/s frente

al caudal máximo de avenida de 552,52 m3/s. Esto supone una reducción de

caudal gracias a la laminación del 21,37%.


tormenta. Por lo tanto se produce un retardo respecto al máximo caudal de

avenida entrante de 1 h.

El hidrograma laminado resultante es el siguiente:

0

100

200

300

400

500

600

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36

C a u d a l ( m

3 / s )

Tiempo (h)

Avenida Extrema

Avenida Laminada


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8.3.3- Laminación I deal Avenida de Proyecto

Además, de cara a conocer las verdaderas capacidades laminadoras de la presa

se estudia la laminación de la avenida de proyecto en condiciones óptimas de operación.

Esta laminación ideal considera la lámina de agua a nivel de embalse muerto con la

llegada de la avenida y los desagües de fondo operativos. En este caso se observa una

capacidad de laminación muy considerable.

Las conclusiones más reseñables se muestran a continuación:

- El máximo nivel del embalse alcanzado es 268,75 m.s.n.m. Esta cota es 1,13 m

inferior a la cota obtenida con la laminación de diseño.

- El caudal máximo laminado durante la avenida de proyecto es de 216,83 m3

/s.De este caudal 105,72 m3/s corresponden al aliviadero y 111,11 m3/s a los

desagües de fondo. Esto supone un descenso respecto a la avenida de proyecto

usada para el diseño del 28,44%. Frente al caudal máximo de avenida de 423,97

m3/s la disminución de caudal en la laminación ideal es del 48,86%.


tormenta. Por lo tanto no se produce ningún retardo respecto al máximo caudal

de avenida entrante. Esto es debido al elevado caudal que es capaz de desaguar

el desagüe de fondo.


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El hidrograma laminado resultante es el siguiente:

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36

C a u d a l ( m 3 / s )

Tiempo (h)

Avenida de Proyecto

Avenida Laminada


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8.3.4- Resumen y Conclusiones

A continuación se recogen los datos más significativos de la laminación de

diseño de la presa.

Avenida de Proyecto Avenida Extrema

Caudal punta sinlaminar

423,97 m3/s 552,52 m3/s

Caudal puntalaminado

303,01 m3/s 434,42 m3/s

Capacidad delaminación

28,53% 21,37%

Altura de vertidosobre el labio 2,38 m 3,01 m

Cota 269,88 m.s.n.m. 270,51 ms.n.m.

Cota diseño NAP =269,90

m.s.n.m. NAE = 270,60

m.s.n.m.

De la tabla puede extraerse que la presa cumple ampliamente su función de

laminación a pesar de contar en el supuesto de cálculo sin la ayuda de los desagües de

fondo. Por tanto las dimensiones de los elementos de evacuación de agua de la presa se

consideran apropiadas.

En las condiciones de operación esperables en la presa se obtiene un efecto

laminador excelente que se resume a continuación.

Laminación ideal Avenida de Proyecto

Caudal punta sinlaminar

423,97 m3/s

Caudal puntalaminado

216,83 m3/s(105,72 m3/s aliviadero + 111,11m3/s D.F.)

Capacidad delaminación

48,86%.


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8.4- Geología y Geotecnia

La geología y geotecnia tiene como objetivo definir las propiedades de los

suelos que afectan a la construcción y explotación de la obra a partir de valoraciones

geológicas y ensayos de campo y laboratorio. Este estudio se encuentra desarrollado en

el “Anejo nº4: Geotecnia”.

8.4.1- Geología

Antes de programar la campaña de prospección requerida para caracterizar el

terreno se hace un estudio de la geología de la zona. Un adecuado estudio de la geología

debe indicar a qué propiedades se debe prestar especial atención por los problemas que

puedan derivarse de ellas.

El emplazamiento de la presa de laminación de avenidas se sitúa sobre la

Rambla de Pastrana, con su margen izquierda apoyando en el Cabezo de Pastrana.

El estudio geológico concluye que la cerrada se sitúa sobre mármoles con

algunas fracturas pequeñas que deberán ser tratadas convenientemente. El vaso se

encuentra sobre esquistos y mármoles, bajo una capa de terrazas y sedimentos aluviales.

La permeabilidad del vaso es suficiente para garantizar la estabilidad de la presa. El

volumen de las filtraciones no supone un problema pues la presa tiene como objeto lalaminación de avenidas y, bajo ningún concepto, la creación de un embalse para

regulación.

La resistencia del cimiento formado por calizas marmóreas es suficiente para las

tensiones que le transmitirá la presa de gravedad de hormigón vibrado. No obstante no

hay que olvidar la inclusión de algunos esquistos de menor capacidad resistente y la

presencia de las calizas marmóreas en bloques.

El estudio geológico detecta que el mayor problema que afecta a la cerrada es la

presencia de fenómenos kársticos. Por tanto, en la campaña de prospección geotécnica

habrá que hacer un estudio intenso de su localización y tratar el problema en

profundidad. Además no se descarta la presencia de una discontinuidad importante en el

macizo rocoso resistente.


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8.4.2- Campaña de Prospección

De acuerdo a la caracterización geológica realizada se ejecutó una campaña de

prospección con especial hincapié en el estudio de las fracturas de la roca marmórea y

de fenómenos kársticos en la cerrada.

De esta forma se realizaron seis sondeos con una longitud total de sondeo de

101,50 m. De los sondeos se tomaron diez muestras, ocho en roca y dos en suelos

granulares. El número total de ensayos realizados y su tipología son los siguientes:

- 6 ensayos de densidad seca,

- 7 ensayos de compresión simple con bandas extensométricas,

- 2 estudios petrográficos,- 2 ensayos de granulometría,

- 1 ensayo de los límites de Atterberg y

- 15 ensayos de permeabilidad Lugeon.

El coste de la campaña realizada asciende a diez mil ochenta y nueve euros con

noventa y cuatro céntimos (10.089,94 €).


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8.4.3- Geotecnia

El objetivo final de todos los ensayos de campo y de laboratorio realizados es la

caracterización del terreno mediante parámetros geotécnicos. El análisis detallado de

cada propiedad puede encontrarse en el “Anejo nº4: Geotecnia”. A continuación se

expone el resumen de todo ello, presentado en forma de cuadro. El cuadro divide los

suelos en función del material y de su ubicación.

Tipo deterreno

UbicaciónParámetro/Dato

ObtenidoEnsayo Valor Parámetro

CalizaMarmórea

Cerrada

Permeabilidad Lugeon 3 x 10-2 m/sCapacidad resistente Compresión simple 25,6 MPa

Módulo elástico Compresión simple 21.157,02 MPaDensidad seca Densidad seca 2,73 ton/m3 Cohesión -


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Tipo deterreno

UbicaciónParámetro/Dato

ObtenidoEnsayo Valor Parámetro

Esquistos

Estriboizquierdo

Permeabilidad Lugeon Nula

Capacidad resistente Compresión simple 22,1 MPa

Módulo elástico Compresión simple 15.034,01 MPa

Cohesión -


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9.- CÁLCULOS HIDRÁULICOS

Una parte muy importante del proyecto de una presa la conforman los cálculos

hidráulicos. Todos los cálculos hidráulicos realizados para la redacción de este proyectose recogen en el “Anejo nº 7 : Cálculos Hidráulicos”.

En el caso concreto de la Presa de la Sierra de los Cucos, por ser una presa con

función laminadora el estudio de las capacidades de los órganos de desagüe es de vital

importancia. Por ello el anejo se divide en dos bloques principales, aliviadero y

desagües de fondo.

El anejo incluye también otros dos cálculos hidráulicos. En primer lugar la

descripción y cálculo del desvío del río y su evolución en distintas etapas a lo largo de

la construcción y, por último, el cálculo de la cota de coronación.


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9.1- Aliviadero

El objetivo principal de los estudios hidráulicos del aliviadero es determinar las

dimensiones del perfil del labio del aliviadero. A partir de estas dimensiones se

determina la curva de capacidad de desagüe del aliviadero, esencial para el estudio de la

capacidad de laminación de avenidas de la presa.

Además de los cálculos necesarios para determinar las dimensiones del perfil, el

“Anejo nº 7 : Cálculos Hidráulicos” incluye el cálculo del cuenco amortiguador situado

a continuación del paramento de aguas abajo de la presa.

A continuación se exponen las conclusiones del cálculo hidráulico del perfil del

aliviadero y del cuenco amortiguador. Además se incluye la curva de capacidad dedesagüe del aliviadero y una representación gráfica de su perfil.

Aliviadero

Dimensiones Tres vanos de 13,00 m cada uno

FormaPared vertical aguas arriba.Perfil Creager-Bradley.Paramento de talud 0,75 aguas abajo.

Caudal Avenida deProyecto

303,01 m3/s

NAP 269,90 m.s.n.m.

Caudal AvenidaExtrema

434,42 m3/s

NAE 270,60 m.s.n.m.

Cuenco Amortiguador

Dimensiones- Longitud = 31,00 m- Ancho = 40,00 m- Profundidad = 2,60 m

Número de Froudeen NAP

F = 8,43

Velocidad del agua

en NAP

17,41 m/s


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37

-4,00

-3,50

-3,00

-2,50

-2,00

-1,50

-1,00

-0,50

0,00

0,50

-1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50

O r d e n a d a s ( m )

Abscisas (m)

Perfil Aliviadero

Elipse

Perfil Bradley

Paramento

267,00

267,50

268,00

268,50

269,00

269,50

270,00

270,50

271,00

271,50

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

C o t a ( m . s . n . m . )

Caudal (m3/s)

Curva Capacidad de Desagüe

Aliviadero


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38

9.2- Desagües de Fondo

En el caso de la Presa de la Sierra de los Cucos los desagües de fondo han de

mantenerse siempre abiertos. Su diseño se basa en una relación de compromiso entre la

economía y la capacidad de desagüe. A mayor capacidad de desagüe mayor precio de

los desagües de fondo. El límite superior se encuentra en una capacidad de desagüe que

no permita disminuir el caudal laminado.

El desagüe de fondo consta de tres partes principales que serán atendidas por

separado. Primero se dispone una embocadura abocinada con reja, seguida del conducto

en presión de sección rectangular constante, acabando con un canal en lámina libre con

solera deprimida.

En el cálculo del “Anejo nº 7 : Cálculos Hidráulicos” se incluye el estudio de la

capacidad de los desagües de fondo y el dimensionamiento de los conductos necesarios

para la aireación de las compuertas y del canal en lámina libre.

A continuación se exponen las conclusiones del cálculo de los desagües de

fondo y su curva de capacidad.

Desagüe de fondo

DimensionesDos conductos de 16,08 m de largo con dos compuertasBureau y sistemas de aireación de compuertas (φ350) yde canal en lámina libre (φ1000).

Forma

- Entrada abocinada de 2,00 m de largo. -Conducto en presión de 1,60 m x 2,00 m y 9,08 m delargo.- Canal en lámina libre de 5,00 m de largo.

Caudal en NivelMáximo Normal

107,34 m3/s

Caudal en NivelAvenida de Proyecto

114,41 m3/s

Caudal en NivelAvenida Extrema

116,46 m3/s


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39

245

250

255

260

265

270

275

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

C o t a ( m . s . n . m . )

Caudal (m3/s)

Curva de Capacidad de Desagüe

Desagües de fondo


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40

9.3- Desvío del Río

El cálculo y la descripción del desvío del río se encuentra en el “Anejo nº 7:

Cálculos Hidráulicos”. El cálculo se realiza de acuerdo a lo establecido por la “Guía

Técnica de Seguridad de Presas nº4: Avenida de Proyecto” del Comité Nacional

Español de Grandes Presas.

Dado el poco caudal de diseño para el desvío del río, éste se proyecta como un

canal en lámina libre funcionando en régimen rápido. A continuación se muestran los

resultados más relevantes del cálculo del desvío del río.

Desvío del Río

Dimensiones - Longitud 20,00 m- Pendiente = 0,01

SecciónRectangular con base de 3,50 m y altura de2,75 m. Resguardo de 0,24 m.

Caudal Punta 75,00 m3/s

Velocidad concaudal punta

8,51 m/s

Número de Froude

con caudal puntaF = 1,71


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9.4- Cota de Coronación

Para obtener la cota de coronación de la Presa de la Sierra de los Cucos se sigue

lo establecido en la “Guía Técnica de Seguridad de Presas nº2: Criterios para proyectos

de presas y obras auxiliares” del Comité Nacional Español de Grandes Presas. Las

variables que intervienen en el cálculo realizado en el “Anejo nº 7: Cálculos

Hidráulicos” son:

- C: Cota de coronación.

- NMN: Nivel máximo normal.

- NAP: Nivel avenida de proyecto.

- NAE: Nivel avenida extrema.

- SOM: Sobreelevación máxima producida por el viento.

- SOS: Sobreelevación producida por la ola sísmica.

- SOA: Sobreelevación producida por el viento en avenidas.

Los resultados de este cálculo son los siguientes:

51,270

71,27083,088,269

69,26819,150,267

69,26819,150,267

NAE C

SOA NAP C

SOS NMN C

SOM NMN C

De esta forma se establece la coronación a 270,75 m.s.n.m. La condición límite

es la de avenida de proyecto con sobreelevación por oleaje debido al viento. Resulta

muy apropiado que esta sea la condición límite puesto que los otros estudios parten de

la condición de embalse a nivel máximo normal, situación que en la presa proyectada no

ocurrirá más que durante las avenidas, por ser una presa de laminación y no de

regulación.


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10.- CÁLCULO ESTRUCTURAL DE LA PRESA

10.1- Introducción

Los cálculos estructurales de la presa se recogen en el “Anejo nº 8: Cálculo

Estructural de la Presa”. En dicho anejo se realiza la comprobación frente al

deslizamiento y un estudio tenso-deformacional mediante el programa de elementos

finitos ANSYS.

El objeto de los cálculos estructurales de la presa es analizar su comportamiento

frente a diferentes estados de carga. Las combinaciones de solicitaciones consideradas

en este proyecto son las establecidas en la “Guía Técnica de Seguridad de Presas nº2:

Criterios para proyectos de presas y obras auxiliares” del Comité Nacional Español de

Grandes Presas. Estas combinaciones se listan a continuación.

Situaciones Normales (N):

N1: Embalse vacío:

N11: Peso propio

N12: Peso propio + Efectos térmicos

N2: Embalse lleno:

N21: Peso propio + Empuje hidrostático (N.M.N.) + Presión

intersticial con drenaje eficaz, si existe drenaje + Efectos térmicos +

Empuje de sedimentos + Ola máxima para el nivel normal de

embalse.

Situaciones Accidentales (A):

A1: Embalse vacío:

A11: Peso propio + Efecto térmico + Efecto sísmico (T.P.).

A2: Embalse lleno: A21: Peso propio + Empuje hidrostático (N.A.P.) + Ola máxima a el

nivel de la avenida de proyecto + Efectos térmicos + Presión

intersticial con drenaje eficaz, si existe drenaje.

A22: Peso propio + Empuje hidrostático (N.M.N.) + Ola máxima a el

nivel normal de embalse + Efectos térmicos + Presión intersticial sin

funcionar el drenaje.


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43

A23: Peso propio + Empuje hidrostático (N.M.N.) + Efecto sísmico

(T.P.) + Ola sísmica + Efectos térmicos + Presión intersticial con

drenaje eficaz, si existe drenaje.

Situaciones Extremas (E): E1: Embalse vacío:

E11: Peso propio + efecto térmico + efecto sísmico (T.E.).

E2: Embalse lleno:

E21: Peso propio + empuje hidrostático (N.A.E.) + Ola máxima a el

nivel de avenida extrema + Efectos térmicos + Presión intersticial

con drenaje eficaz, si existe drenaje.

E22: Peso propio + empuje hidrostático (N.M.N.) + efecto sísmico

(T.E.) + Ola sísmica + Efectos térmicos + Presión intersticial con

drenaje eficaz, si existe drenaje.

Hay que resaltar que las combinaciones sin empuje hidrostático sólo se

consideran cuando existe un efecto térmico considerable como es el caso de presas arco

de doble curvatura, también llamadas bóveda. En el resto de los casos resultan más

críticas las combinaciones que incluyen empuje hidrostático, pudiendo descartar las

combinaciones de esfuerzos a embalse vacío que tengan una combinación equivalente

con empuje hidrostático.


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10.2- Cálculo de Estabilidad

El desarrollo completo de la metodología seguida y los cálculos de la estabilidad

de la presa se encuentran en el “Anejo nº 8: Cálculo Estructural de la Presa”.

La estabilidad frente al deslizamiento de la presa se hace siguiendo los pasos

establecidos por la guía antes mencionada. La comprobación se realiza verificando que

la fuerza tangencial en el contacto presa cimiento no supere la resistencia frente al

deslizamiento proporcionada por el rozamiento y la cohesión con el terreno. Por tanto el

cálculo consiste en la aplicación a cada caso de la siguiente fórmula:

C R F

bC

F

tg N T

, siendo:

- “T” la componente tangencial, en el plano de deslizamiento, de todas las fuerzas

actuantes,

- “N” la fuerza normal, en el plano de deslizamiento, de todas las fuerzas

actuantes,

- “ tg ” la tangente del ángulo de rozamiento del plano contacto,

- “C” la cohesión del plano contacto,

- “b” la base de contacto de la presa, - “FR ” el coeficiente de seguridad del rozamiento y

- “FC” el coeficiente de seguridad de la cohesión.

Los coeficientes de seguridad a aplicar dependen del tipo de combinación de

solicitaciones (normal, accidental o extrema) y de la categoría de la presa en cuanto al

riesgo. Los coeficientes utilizados en este proyecto son los establecidos en la Guía

Técnica de Seguridad de Presas nº2. Por otra parte las propiedades del terreno utilizadas

son las deducidas a partir de los estudios del “Anejo nº4: Geotecnia”.

El resultado obtenido en el cálculo es el cumplimiento de la condición frente al

deslizamiento en las seis combinaciones de solicitaciones. Cabe destacar además que la

condición crítica corresponde a una combinación mucho menos probable en esta presa

por ser de laminación y no de regulación.

La situación crítica es la de sismo de proyecto y cota de agua al nivel máximo

normal (A23). En el caso concreto de esta presa esa situación sólo puede darse en caso

de una avenida. Sin embargo las combinaciones de solicitaciones nunca hacen coincidirun sismo con la llegada de una avenida por ser un evento poco probable.


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Por todo ello se concluye que la presa cumple satisfactoriamente con todos los

requisitos frente al deslizamiento, estando muchas de las situaciones muy del lado de la

seguridad.


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10.3- Estudio Tenso-Deformacional

10.3.1- I ntr oducción

El estudio tenso-deformacional se realiza para analizar el comportamiento de la presa frente a las hipótesis de carga más probables en el caso concrete de la Presa de la

Sierra de los Cucos. El cálculo completo se desarrolla en el “Anejo nº 8: Cálculo

Estructural de la Presa”.

El cálculo se realiza mediante la aplicación de un programa de elementos finitos,

en concreto la versión 14.0 del programa ANSYS. El fichero del programa que permite

realizar los cálculos se encuentra expuesto en el anejo antes mentado. Los valores

utilizados para caracterizar el material del terreno son los establecidos en el “Anejo nº4:Geotecnia”.

Con la aplicación del programa se estudian seis estados de carga en un modelo

que cuenta con 1252 nudos y 582 elementos, 235 pertenecientes al cuerpo de presa y

347 al terreno. A continuación se muestra una figura en la que se representan los

elementos del modelo.


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10.3.2- Resultados

La ventaja de la aplicación de un programa de elementos finitos a la resolución

de un problema es el gran número de variables de salida que pueden analizarse. A

continuación se muestran los resultados más relevantes del estudio del comportamiento

tenso-deformacional de la presa, diferenciando entre el cuerpo de presa y el terreno

sobre el que se cimienta.

- Cuerpo de presa

Cuerpo de Presa

Estado de CargaTensión horizontal

máxima (ton/m

2

)

Tensión horizontal

mínima (ton/m

2

)

Tensión vertical

máxima (ton/m

2

)

Tensión vertical

mínima (ton/m

2

)PP -53,57 24,22 -151,64 8,93

PP + NMN -124,80 6,57 -128,58 5,77

PP + NAP -146,42 17,14 -151,47 16,53

PP + NAE -152,14 20,74 -157,53 25,38

PP + NMN + TP -141,93 20,03 -145,04 19,15

PP + TE -102,95 2,05 -106,65 7,68

Cuerpo de Presa

Estado de CargaMovimiento horiz.

máximo (mm)Movimiento vert.

máximo (mm)

PP 1,91 1,46

PP + NMN 2,23 1,18

PP + NAP 3,30 1,29

PP + NAE 3,57 1,32

PP + NMN + TP 3,08 1,21

PP + TE 1,26 1,16


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- Cimentación

Cimentación

Estado de Carga Tensión verticalmáxima (ton/m2) Tensión verticalmínima (ton/m2)

PP -81,14 12,12

PP + NMN -69,71 10,63

PP + NAP -82,05 12,45

PP + NAE -85,32 17,23

PP + NMN + TP -78,54 13,90

PP + TE -57,93 8,92

Cimentación

Estado de CargaAsientos

máximos (mm)

PP 0,94PP + NMN 1,00PP + NAP 1,10PP + NAE 1,12PP + NMN + TP 1,04

PP + TE 0,97

10.3.3- Conclusiones

El análisis de los resultados nos permite asegurar la idoneidad de la presa

proyectada desde el punto de vista resistente. En primer lugar hay que destacar que las

tracciones en el pie de aguas arriba son admisibles en todo momento. El valor máximo

se produce para la situación de avenida extrema y es igual a 25,38 ton/m 2, un valor

sobradamente admisible en un hormigón de resistencia característica 20 N/mm2 como elempleado en la presa. Esta valoración se realiza considerando que la tracción admisible

en un hormigón es aproximadamente el 10% de la resistencia a compresión, es decir,

hasta 2,00 N/mm2 (200 ton/m2).

La “Instrucción para Proyecto, Construcción y Explotación de Grandes Presas”

del Comité Español de Presas establece en su artículo 40 las tolerancias frente a la

tracción. De esta forma establece 100 ton/m2 en situaciones normales y 120 ton/m2 en

situaciones accidentales (nomenclatura antigua). Estos valores sirven de referencia paragarantizar la respuesta de la presa frente a las tracciones solicitantes.


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La ausencia de tracciones de magnitud importante en el pie de aguas arriba

permite garantizar la seguridad frente al vuelco. En la práctica antes de producirse el

vuelco se produce el despegue de la presa por la presencia de tracciones inadmisibles en

el pie de aguas abajo.

En cuanto a las compresiones, tanto en el terreno como en el hormigón los

valores están muy por debajo de las resistencias de los materiales. Además se

comprueba que los asientos en el cimiento son reducidos, con un asiento máximo de

1,12 mm en la avenida extrema.


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11.- CÁLCULOS ESTRUCTURALES

11.1- Introducción

Para completar la definición de la presa es necesario calcular estructuralmente y

proceder al armado de los muros cajeros y la losa del cuenco amortiguador, el aliviadero

y los desagües de fondo. Además se indican las armaduras necesarias en la galería.

Todos los cálculos se hacen de acuerdo a la “Instrucción de Hormigón Estructural,

EHE-08”. El desarrollo de los cálculos se encuentra en el “Anejo nº 9: Cálculos

Estructurales”.

Los materiales empleados en la obra junto con sus características y coeficientes

de seguridad dados por la EHE-08 se muestran a continuación:

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

MATERIAL TIPO RESISTENCIA NIVEL

CONTROL

Acero laminado A 42b L.E. >= 260 N/mm2

NORMAL

Acero armaduras B400S f yk >= 400 N/mm2

Hormigón regulación y rellenos HM-15 f ck >= 15 N/mm2

Hormigones en masa o ligeramentearmados

HA-20 f ck >= 20 N/mm2

Hormigones armados HA-25 f ck >= 25 N/mm2

COEFICIENTES DE SEGURIDAD NIVEL DE CONTROL NORMAL

Coeficiente de mayoración de acciones desfavorables permanentes 1,50

Coeficiente de mayoración de acciones desfavorables variables 1,35

Coeficiente minoración resistencia hormigón 1,50

Coeficiente minoración resistencia acero armaduras 1,15

Coeficiente minoración resistencia acero estructural 1,00


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11.2- Muros Cajeros del Cuenco Amortiguador

En lo respectivo al muro cajero se estudia su estabilidad y se define su armado.

Para ver el desarrollo completo del cálculo se remite al lector al “Anejo nº 9: Cálculos

Estructurales”.

La estabilidad de los muros cajeros se realiza para los dos estados de carga más

desfavorables.

- Hipótesis I: Cuenco amortiguador con agua y sin empuje de tierras. El calado

considerado es el de la avenida utilizada para el cálculo hidráulico del cuenco, la

avenida de proyecto de 303,01 m3/s. Para esa avenida el cálculo hidráulico del

cuenco, expuesto en el “ Anejo nº7: Cálculos Hidráulicos”, determina que el caladoes de 4,97 m.

- Hipótesis II: Cuenco sin agua y el trasdós relleno de tierras, con drenes ineficaces

que elevan la subpresión.

En las dos hipótesis se calcula el coeficiente de seguridad frente al vuelco “FV”,

definido como el cociente entre los momentos estabilizadores y los momentos

volcadores:

volc

est

V M

M F

Tanto para la hipótesis I como para la hipótesis II el coeficiente de seguridad

frente al vuelco es elevado, resultando de 2,65 y 1,53 respectivamente.

Para la hipótesis I además es necesario estudiar su estabilidad frente al

deslizamiento. Para ello se utiliza el concepto de coeficiente de seguridad frente al

deslizamiento “Fd”:

E

tgV =F

H

d

El valor de este coeficiente de seguridad vuelve a ser suficiente para las

dimensiones previstas de los cajeros, siendo igual a 1,86.

Una vez comprobada la estabilidad del material se procede al cálculo del armado

del muro, atendiendo a lo establecido por la EHE-08 y el cuadro de materiales y

coeficientes de seguridad expuestos anteriormente.


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Del cálculo desarrollado en el “Anejo nº 9: Cálculos Estructurales” las

armaduras a disponer son las siguientes:

- El voladizo que sobresale 2,10 m sobre el muro y es de 0,70 m de ancho se

armará simétricamente con 516 en vertical y 416 en horizontal.

- En el resto del paramento en contacto con el agua se dispondrá un mallazo

#612/m.

- En la cimentación se dispondrá inferiormente un mallazo #612/m.

11.3- Losa del Cuenco Amortiguador

La losa proyectada tiene 1,50 m de espesor y en el cálculo expuesto en el “Anejo

nº9: Cálculos Estructurale s” se calcula el armado necesario. Por las características delelemento la cuantía de acero a disponer es la mínima geométrica.

Sin embargo, al resultar la armadura mínima a flexión muy poco superior a la

mínima geométrica se decide colocar la cuantía mínima a flexión. De esta forma se

garantiza un resguardo frente a eventuales asientos diferenciales que puedan provocar

que la losa trabaje a flexión. Esta cuantía equivale a #520/m que es la armadura

proyectada.

11.4- Perfil del Aliviadero

El labio del aliviadero es un punto en el que se producen tracciones debidas al

flujo de agua. Para evitar un posible despegue del hormigón es necesario armar la zona

del labio del vertedero. Este es el cálculo realizado en el “Anejo nº 9: Cálculos

Estructurale s”.

En el modelo de elementos finitos utilizado para el cálculo tenso-deformacional

de la presa en el “Anejo nº8: Cálculo Estructural de la Presa” puede apreciarse laaparición de pequeñas tracciones en la zona del labio del aliviadero. En la siguiente

imagen, que representa las tracciones verticales en la situación pésima del cálculo tenso-

deformacional, puede apreciarse este fenómeno.


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53

Del cálculo se deduce que la cuantía necesaria, la mínima geométrica, equivale a

#512/m. La armadura se prolongará a lo largo del vertedero una distancia de 2 m más

allá de las pilas y unos 3 m desde el umbral del vertedero hacia abajo por el paramento

de aguas arriba.

11.5- Desagües de Fondo

Los desagües de fondo están diseñados mediante chapas de espesor 12 mm

reforzadas transversalmente mediante perfiles IPN-240 y longitudinalmente mediante

chapas de #120x10.

El cálculo relativo a los desagües de fondo, desarrollado en el “Anejo nº 9:Cálculos Estructurale s”, es el del armado exterior necesario para coser el hormigón a la

conducción y protegerla frente a las vibraciones producidas en la zona.

Al igual que en todos los cálculos estructurales se sigue la EHE-08. De esta

forma la cuantía de armadura necesaria para los desagües de fondo se resuelve mediante

un mallazo #412/m a lo largo de todo el conducto del desagüe de fondo.


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11.6- Galería

En el caso de la galería se indican las armaduras necesarias tomadas como

valores habituales en las galerías de las presas. Las galerías conforman un lugar de

especial atención en el cálculo de una presa por la concentración de tensiones que se

producen en ellas. Este fenómeno además no es constante en un punto como puede

apreciarse en las siguientes imágenes obtenidas con la aplicación del modelo de

elementos finitos en el “Anejo nº 8: Cálculo Estructural de la Presa”.

- Peso propio + Empuje hidrostático en avenida de proyecto


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- Peso propio

Las armaduras horizontales y verticales están formadas por un mallazo de#516/m. En las cuatro esquinas que conforman la galería se dispone un refuerzo de

armaduras 512/m por ser los puntos más críticos. Esta armadura también se coloca en

el techo aunque su forma redondeada ayuda a disipar las tensiones.


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12.- ORGANIZACIÓN MEDIOAMBIENTAL, ESTÉTICA Y PAISAJÍSTICA

El objetivo principal de la organización medioambiental, estética y paisajística

(en adelante OMEP) de este proyecto es asegurar que se respete el medioambiente,minorando el impacto producido por la construcción y explotación de la Presa de la

Sierra de los Cucos.

Para ello se contempla la aplicación de tres medidas correctoras principales. La

elección de los impactos que deben ser corregidos por las medidas principales se hace a

tenor de lo establecido en los estudios de impacto medioambiental realizados para la

comparación de soluciones tipológicas.

Las medidas a aplicar se encuentran descritas en el “Anejo nº 10: OMEP”. En el

anejo también se incluye una valoración económica de las medidas. De esta forma se

establece que el presupuesto de ejecución material de la OMEP es de cincuenta mil,

doscientos cuarenta y siete euros con cincuenta céntimos (50.247,50€).

Las tres medidas propuestas son la recuperación, restauración e integración

paisajística de las obras, la protección del ecosistema rambla y protección de la fauna. A

continuación se hace un breve resumen de las tres medidas.

12.1- Recuperación, Restauración e Integración Paisajística de las Obras

Las actuaciones en este aspecto se fundamentan en la eliminación de todo rastro

dejado por la construcción de la presa. De esta manera se proyecta la forma de integrar

al paisaje los parques de maquinaria e instalaciones y los vertederos. Esto se lleva a

cabo con tratamientos de la tierra vegetal excavada para poder recolocarla sobre los

terrenos afectados durante las obras, reintegrándolos en el paisaje local.

Estas acciones se complementarán con la plantación de noventa árboles decuatro especies distintas y la realización de un estético acabado para la presa, evitando

el impacto visual.

12.2- Protecc

pfc miguel garate salete

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