Grupo10-informe Taller Hidraulica

NOTA: 5.0 Introducción La agricultura es una de las actividades económicas mas importante del país en especial para miles de familias que habitan en zonas rurales. Además el creciente uso de los suelos de sectores rurales para otras actividades como la ganadería, industria vitivinícola, etc. Convierten en el agua en el elemento más importante para poder desarrollar estas actividades.

El agua que puede entregar un valle (ríos, esteros, agua subterránea, etc.), a veces no logra ser suficiente para poder satisfacer la demanda propia de la zona, y esto a pesar las nuevas técnicas de regadío que minimizan las pérdidas innecesarias de agua, permitiendo un uso mas efectivo de ella.

El presente proyecto pretende entregar una solución que consiste en realizar una captación de aguas del rio Maipo, por medio de una canalización desde este río a una determinada zona del valle de Cholqui.

En esta segunda entrega se dará la solución a la mejor alternativa de trazado, además de los cálculos de demanda de agua y crecida de las quebradas.

Análisis de alternativas de trazado.

Las alternativas de trazado tienen en común como punto de inicio la ubicación del bocatoma, y a partir de este punto se considerará la mejor alternativa de acuerdo a los costos implicados en la obra. Para el análisis de costos, solo ocuparemos como referencia la longitud del canal lo que, lógicamente, una canalización de menor longitud implicará un costo menor. Es por ello, que se optará por la alternativa que posea una menor longitud de canal. Considerando que dos alternativas implican tunelización, se estima que el costo por metro lineal de túnel es cuatro veces mayor al costo por metro lineal del canal, por lo tanto, la longitud del túnel es equivalente a cuatro veces su longitud en canal. Son tres las alternativas estudiadas, y que son entregadas en el archivo Autocad, estas corresponden a: •

Canal bordeando el cordón Yerbas Buenas (Alternativa 1).

•

Canal y túnel atravesando el cordón Yerbas Buenas, el túnel atraviesa por la parte más angosta de dicho cordón (Alternativa 2).

•

Túnel atravesando el cordón Yerbas Buenas, y llega directo al punto final. (Alternativa 3)

Para efectos prácticos, como lo que se pide es buscar la mejor alternativa, en ambos casos se eligió un punto final común, aunque el canal de distribución dentro de la zona tendría una mayor extensión, para los 3 casos es muy parecido.

En la figura se pueden apreciar las 3 alternativas. Cálculo de longitudes. Observando la figura anterior, y tomando las longitudes dadas por Autocad, tenemos lo siguiente: Alternativa 1. Canal común (línea café)

9004,15 m

Canal común con alternativa 3 (línea celeste) Canal que bordea el cordón (línea morada)

1371,25 m

20124,91 m

Total tramo: 30500,31 m Alternativa 2. Canal común (línea café)

9004,15 m

Túnel Alt. 2 (línea amarilla)

4297,73 x 4 = 17190,92 m

Canal al interior del cordón (línea roja)

6962,42 m

Total tramo: 33157,49 m Alternativa 3. Canal común (línea café)

9004,15 m

Canal común con alternativa 1 (línea celeste) Túnel Alt. 3 (línea verde)

1371,25 m

6199,55 x 4 = 24798,20 m

Total tramo: 35173,6 m Por lo tanto, la alternativa elegida es la 1, la que bordea el cordón de Yerbas Buenas.

Esquema del Proyecto de Riego. El tipo de cultivo será único para cada tipo de suelo adoptado.

En el Suelo tipo II (color verde), se plantarán Paltos y en el suelo mixto tipo II y III (color morado) se cultivará la vid, en ambos casos el sistema de riego empleado será riego por goteo. Con eficiencia del 90%. En el suelo tipo IV (color amarillo) se cultivarán hortalizas y será riego tendido. Por otro lado el suelo tipo VI (color café) como no es bueno para la agricultura no se considerará para el área neta.

Demanda Hídrica. Unidades Territoriales

El sector de análisis corresponde a la Zona 1 cuyo suelo corresponde mayoritariamente a suelo tipo II lo que implica excelentes condiciones para el desarrollo de la agricultura. Por otro lado, también encontramos en menor medida suelo de tipo III, IV y VI.

Superficie Neta

La superficie neta se estima como aquella en la que existe suelo tipo entre I y V, ya que este tipo de suelo es fácilmente cultivable. El área neta cultivable de 1532,82 ha, divide como sigue:

de las cuales el tipo de suelo se

•

1304,55 ha de suelo tipo II, equivalente al 85,1% del área neta.

•

64,54 ha de suelo mixto tipo II y III, equivalente al 4,2% del área neta.

•

163,73 ha de suelo tipo IV, equivalente al 10,7% del área neta.

Aportes de agua.

Corresponde principalmente al aporte entregado por el estero Cholqui y además de la explotación de aguas subterráneas mediante pozos de captación, de los cuales no se tienen datos de caudales aportante, pero por ser solo 3 pozos, el agua no es suficiente, es por ello que se hace necesaria la construcción del canal.

Demanda de Agua

Para el cálculo de la demanda hídrica, es necesario determinar la evapotranspiración potencial en la cuenca de estudio. Se utiliza como referencia “Cálculo y Cartografía de la Evapotranspiración potencial en Chile” donde se presenta el valor de la evapotranspiración potencial anual y además se presentan los valores para cada mes del año. De estos valores se tomará en cuenta el máximo mensual para el cálculo de la demanda hídrica. Esta demanda hídrica se calcula con la siguiente expresión:

DemandaHídrica = E tr − Pe − G w − Dw − A p

En que: cultivos

Etr

: Corresponde a la Necesidad de agua de los

(Evapotranspiración de Referencia) Pe

: Es la precipitación efectiva

Gw

: Aporte Capilar

Dw

: Almacenamiento del Suelo

Ap

: Aportes de los pozos que se utilizan para el regadío

No consideraremos la precipitación efectiva, el aporte capilar, el almacenamiento del suelo ni el aporte de los pozos. Por lo tanto, la demanda hídrica se reduce al cálculo de la Necesidad de Agua de los cultivos. Que se calcula de la siguiente manera:

Etr =

Donde

kc

kc * ETo Ea

: Coeficiente de cultivo

Ea

: Eficiencia de Riego

ETo

: Evapotranspiración Potencial

En la zona 1 encuentra con suelo de tipo II, mixto II y III, y IV en los cuales se desea explotar los siguientes recursos agrícolas:

Suelo II II y III IV

Recurso agrícola Paltos Vid Hortalizas

Los coeficientes de cultivos asociados a las propuestas mencionadas, son los siguientes: Coeficientes de Cultivo Kc Tipo de cultivo

A M Juni Julio bril ayo o

A gos

S ept

Nov

Dic

0,55 0,55 0,55

0,6

0,6

0,6

0,6

0,7

0,7

0,7

0,65

0 ,55

0,5

0,5

0,3

0

0

0

0

0

0

0

Palto

0,6 0,55

Vid

0,5

Hortalizas

0 ,61

0

Oct

0,45

0,6

0,71 0,83 0,95

Ener Febr

0,85 0,68

0,65 0,64

La evapotranspiración potencial para cada mes se presenta a continuación, las unidades son m3/há. M Abril ayo Junio Julio Agos Sept 717

423

285

324

475

725

Oct

Nov

1100 1444

Dic

Ener Febr Marz

1 1847 1962 1537 193

Los métodos de riego asociados a los cultivos y las eficiencias de riego que se deben adoptar, son: MÉTODO DE RIEGO

EFICIENCIA DE APLICACIÓN (%)

Goteo (frutales)

90

Aspersión (Praderas)

75

Surco

(frutales

y

cultivos

45

M arz

anuales) Tendido (Praderas, cereales)

30

De los cuales, tanto paltos y vid serán regados por goteo y las hortalizas por riego tendido.

Por lo tanto necesidad de agua de los cultivos es la siguiente

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Septiem bre

Octubre

Noviemb Diciemb re re

623574, 9

33722 6,2

22720 9,1

23481 9,0

34425 6,3

577988, 1

876947, 1151192 160633 5 ,9 5,9

25708,4 9100,1

0,0

0,0

0,0

0,0

35497,0 62130,5 92715,3 98488,0 77154,0 51330,8

238702, 0

0,0

0,0

0,0

0,0

280933, 4

498284, 748682, 856826, 728140, 545248, 416703, 0 7 4 1 2 8

887985, 3

34632 6,3

22720 9,1

23481 9

34425 6,3

858921, 5

141072 1962006 255587 8,5 ,1 7,6

Enero

Febrero

Marzo

170635 1,4

133672 8,9

103755 2,1

253297 9,5

195913 1,1

150558 6,7

Por lo tanto la mayor demanda de agua es en diciembre y equivale a 2555977,6 m3 de agua

Quebradas Las principales quebradas aportantes al canal son:

Quebrada La Represa (878396,4 m2) Quebrada Agua Buena (155982,7 m2) Quebrada de la Viña (715093,3 m2) Quebrada Gualtata (495411,9 m2) Quebrada La Gloria (428625,8 m2) Quebrada Tendida (648954,0 m2) Quebrada El Durazno (356087,6 m2) Quebrada El Peñón (415893,0 m2)

Cálculo de Crecidas de quebradas. Quebrada La Represa. Datos Área: 878396,4 m2 = 0,88 km2 Long. Entre punto más alejado y descarga: 1,10 Km. Cotas:

Cabecera: 400 m Media:

360 m

Descarga: 250 m Ppmáx en 24 hrs y T=10 años 47 mm C: 0,4 Curva IDF

I :=

0.0496P ⋅ ⋅T

0.2

24

tc

0.59

Para cuencas pequeñas utilizamos Giandotti:

tc =

4 A + 1,5 L 0,8 H

L L ≤ tC ≤ 5,5 3,6

Donde: tc

=

Tiempo de concentración (horas)

A

=

Superficie de la cuenca (km2)

L

=

Longitud del cauce principal (km)

H = Diferencia de nivel entre la cota media de la cuenca y el punto de salida (m)

tc = 0,64hr I=4,791 mm/hr El Q es obtenido según

QT =

C ⋅ I tT ⋅ Ap 3,6

Donde: QT

=

Caudal máximo para un período de retorno T años (m3/s)

C

=

Coeficiente de escurrimiento de la cuenca

Ap

=

Área aportante de la cuenca (km2)

IT = Intensidad de la lluvia de diseño asociado a una duración “tC” minutos y período de retorno T años (mm/hora) QT=0,468 m3/s

Quebrada de la Viña Datos Área: 715093,3 m2= 0,72 km2 Long. Entre punto más alejado y descarga: 1,10 Km. Cotas:

Cabecera: 400 m Media:

390 m

Descarga: 250 m Ppmáx en 24 hrs y T=10 años 47 mm C: 0,4

tc = 0,53hr I= 5,356 mm/hr QT=0,429 m3/s

Quebrada Gualtata

Datos Área: 495411,9 m2= 0,50 km2 Long. Entre punto más alejado y descarga: 1,44 Km. Cotas:

Cabecera: 400 m Media:

390 m

Descarga: 250 m Ppmáx en 24 hrs y T=10 años 47 mm C: 0,4

tc = 0,527 hr I= 5,392 mm/hr QT=0,3 m3/s

Conclusión Mediante este informe se ha podido analizar cual es la mejor alternativa de de diseño y se a comprobado que es la alternativa que bordea el Cordón Yerbas Buenas. Aunque muchas veces se utilizan túneles para disminuir los tramos, en este caso el utilizar túneles para regar la zona 1 del valle de Cholqui no es viable comparado con una canalización a la largo de todo el tramo.

También se ha podido ver la injerencia que posee el tipo de riego que se va a emplear, la importancia es considerable tomando en cuenta que un riego por goteo se aprovecha 3 veces mejor el agua utilizada, es por ello que en caso de aún haber escases del vital líquido se puede aconsejar utilizar otro tipo de riego para las hortalizas.

La zona 1 analizada posee muy pocos pozos (solo 3), es por ello que se hace necesaria la implementación de otro afluente de agua como es la canalización.