Análisis de factibilidad del empleo del método de lavado (Flushing) en embalses

IAHR

AIIH XXVII CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRÁULICA LIMA, PERÚ, 26 AL 30 DE SETIEMBRE DE 2016

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD DEL EMPLEO DEL MÉTODO DE LAVADO (FLUSHING) EN EMBALSES. Ing. Miguel Ángel Bribiesca Rodríguez y Dr. Fernando J. González Villarreal Instituto de Ingeniería UNAM, México, [email protected] ; [email protected]

RESUMEN: Este artículo aborda un análisis de factibilidad del método de lavado (Flushing) para extracción de sedimento en embalses de presas, sobre cómo y cuándo se puede aplicar dicho método, así como los casos de tamaño de partículas de sedimento que se puedan llegar a extraer. Se toca el tema de las descargas o desagües de fondo en presas, ya que este tipo de obra corresponde a una estructura de seguridad y, en forma secundaria puede ser usado para el Flushing, sin embargo, el uso de dichas descargas de fondo no siempre será el método más económico o eficiente, ya que si se tienen cargas de alturas mayores a los 100 metros en cortinas, el sedimento podrá ser extraído mediante otros métodos más económicos y/o más eficientes según sea el caso. Se expondrá un caso real en una presa en el estado de Aguascalientes, México; y se realizará una simulación en 2D mediante el software IBER (España), así como con el método de Atkinson que es el método empírico más conocido y recomendado por la Comisión Internacional de Grandes Presas (ICOLD por sus siglas en inglés). Se hace una comparativa entre ambos métodos para concluir el análisis de factibilidad del Flushing.

ABSTRACT: This article discusses the feasibility of the Flushing method for sediment extraction in dam reservoirs, on how and when this method could be used, so as sediment particles sizes which can be found and extracted (from reservoirs). Water discharges and low level outlets in dams are one of the topics discussed, due to this kind of constructions belongs to a safety structure and secondarily could be used for the Flushing, however, using the bottom drainage won´t be the cheapest or the most efficient method, that goes to, if we have a higher than 100 meters heads in dams, sediment could be extracted by any other method (the cheapest and/or the most efficient according to the case). A real case of a reservoir in Central Mexico, Aguascalientes will be discussed, with a 2D simulation through the software IBER (Spain), so as the Atkinson numerical method, which is the most known and recommended empirical method by the International Commission of Large Dams (ICOLD).Both Atkinson and IBER simulation methods are compared in order to conclude the feasibility of the Flushing method. PALABRAS CLAVES: método de Flushing; azolvamiento de embalses; capacidad útil; método de Atkinson, modelo numérico Iber.

INTRODUCCIÓN Uno de los principales problemas que a menudo afectan a los embalses, es su pérdida de capacidad debido al depósito de sedimento en su interior. En el diseño de embalses está el disponer de un volumen para almacenar dichos azolves, sin embargo, muchas veces dicho volumen es rebasado dando por consecuencia la pérdida de volumen útil en el embalse. En otras presas, aunque el volumen reservado para azolves no haya sido sobrepasado, la velocidad con que se pierde, hacen prever que el embalse perderá capacidad de almacenamiento antes de lo previsto, con la consiguiente disminución de disponibilidad de agua. En algunos casos extremos, el embalse puede ser inutilizado en su totalidad. Si además, se considera que los costos para evitar la erosión de las cuencas son elevados y con resultados a largo plazo, y que también lo son los costos de extracción del material depositado, entonces se entenderá porqué en muchas ocasiones es mejor construir un nuevo embalse que rehabilitar el azolvado. Lo cual no siempre es posible, pues además de las altas inversiones económicas, cada vez escasean más lo sitios donde es posible construir una nueva cortina. Al interponer un obstáculo a un río, como es el caso de una presa, se origina un estancamiento, por lo cual el sedimento transportado se comportará según el siguiente mecanismo (Figura 1): al entrar la corriente al embalse, el material grueso se depositará según la disminución de la velocidad del agua por el efecto de ampliación del cauce y el crecimiento del tirante, formando en la “cola” del vaso una acumulación de sedimento grueso denominado delta. El sedimento más fino continuará hacia adentro del vaso como una corriente de densidad, para posteriormente detenerse, depositarse en el fondo del mismo. Existen embalses en los que dicha corriente no llega a formarse, y se produce en el vaso, o en gran parte del mismo, una turbidez generalizada que evolucionará, según la dinámica particular del almacenamiento.

Figura 1.- Esquema general del comportamiento del sedimento dentro de un embalse

El mecanismo de sedimentación descrito, es en realidad más complejo, ya que depende de muchos otros factores como lo son la estratificación de temperaturas, forma, dimensiones y características especiales del embalse, operación, características fisicoquímicas del sedimento y las características de la avenida de ingreso, entre otros. En los grandes embalses, la formación del delta tiene importancia por el efecto que causa hacia aguas arriba del río y por el volumen que ocupa dentro del vaso. El remanso en ocasiones inunda áreas que antes de la formación del delta no se inundaban. Y cuando la presa no es muy grande y sus extracciones o derrames son muy frecuentes, es posible que el delta ocupe gran parte del vaso y en tal caso el sedimento grueso sí constituye la principal pérdida de capacidad, ya que gran parte del material fino muy probablemente no será retenido pues continuará hacia aguas abajo. El material depositado en el fondo del embalse, estará sujeto a una compactación al transcurrir el tiempo. Este efecto se verá acentuado al cambiar sensiblemente los niveles del vaso, haciendo que se produzca un alternado secado y humedecimiento del material sedimentado. Esto induce dos problemas importantes, uno, el cambio de volumen depositado a través del tiempo, que repercute en la cantidad de agua almacenada, y otro, la dificultad de remover sedimento altamente compactado.

METODOLOGÍA El Flushing es el lavado, extracción o limpieza del sedimento depositado en embalses mediante el uso de las descargas de fondo de las presas, así como del uso de niveles bajos del agua de modo que las velocidades del flujo en el embalse se incrementen. Esta técnica no es ampliamente practicada ya que puede tener algunas desventajas como lo son:  Usualmente es únicamente efectivo en presas con embalses estrechos o angostos.  Requiere o involucra grandes volúmenes de aguas pasando a través de la presa  Requiere que el embalse de la presa sea vaciado. El método de Flushing ha probado ser altamente efectivo en algunos sitios como el embalse en Mosul, Iraq (Al Taiee, 2007), Santo Domingo, Venezuela y Gebidem, Suiza (Atkinson, 1996) por mencionar algunos. Método de Atkinson El uso de este método numérico es el más común y recomendado por la Comisión Internacional de Grandes Presas (ICOLD), sin embargo, existen criterios para la factibilidad del Flushing como los propuestos por Atkinson, es decir, que exista un radio de balance de sedimentos (SRB) mayor a 7 unidades, y si esto se consigue, entonces se espera que el balance de sedimentos sea alcanzado y por lo tanto se satisface este criterio (ecuación 1).El segundo criterio el cual dice que si el radio de capacidad a largo plazo (LTCR) es mayor a 0.5 el criterio se satisface parcialmente (valor mínimo de satisfacción), pero, si el criterio se acerca a la unidad entonces quedará totalmente satisfecho (ecuación 2). 𝑆𝐵𝑅 =

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑀𝑓 )

[1]

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 (𝑀𝑑𝑒𝑝 )

𝐿𝑇𝐶𝑅 =

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑠𝑢𝑠𝑡𝑒𝑛𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒(𝐴𝑓 )

[2]

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙(𝐴𝑟 )

Adicionalmente se tienen dos criterios extras que ayudarán a determinar la factibilidad del Flushing en el embalse, y el primero es el de la relación de reducción (DDR) que involucra las elevaciones tanto de la cota mínima de desplante de la cortina, la elevación a la cual están las descargas de fondo y finalmente la elevación del NAME (ecuación 3). El segundo criterio es el de la relación de anchos en el Flushing (FWR), el cual involucra al ancho usado para el Flushing (Wf) y al ancho representativo en el embalse (Wbot) (ecuación 4). 𝐷𝐷𝑅 = 1 − 𝐹𝑊𝑅 =

𝐸𝑙𝑓 −𝐸𝑙𝑚𝑖𝑛 𝐸𝑙𝑚𝑎𝑥 −𝐸𝑙𝑚𝑖𝑛

𝑊𝑓

[3] [4]

𝑊𝑏𝑜𝑡

Para que el Flushing sea exitoso se deben de cumplir las siguientes relaciones: a) SBR > 7

b) LTCR > 0.8

c) DDR > 0.7

d) FWR > 1

En casos donde el Flushing ha sido exitoso las relaciones antes descritas no se han satisfecho en su totalidad, por ejemplo, en la presa de Mosul (Al Taiee 2007) sólo dos de estos cuatro criterios quedaron satisfechos y con eso se concluyó que el Flushing era exitoso para ese caso particular. Dadas las condiciones de la presa en estudio en el presente trabajo, se puede hacer una pequeña hipótesis, y esta es, que el Flushing será exitoso, ya que las condiciones del embalse y cortina son las ideales para que éste método de lavado sea aplicado, tomando en cuenta la angostura del embalse y la longitud tan corta que tiene dicho embalse.

Modelo IBER Iber es un modelo numérico de simulación de flujo turbulento a superficie libre en régimen no permanente, y de procesos medioambientales en hidráulica fluvial. El rango de aplicación de Iber abarca la hidrodinámica fluvial, la simulación de rotura de presas la evaluación de zonas inundables, el cálculo de transporte de sedimentos y el flujo de mareas en estuarios. El modelo Iber consta actualmente de 3 módulos de cálculo principales: un módulo hidrodinámico, un módulo de turbulencia y un módulo de transporte de sedimentos. Todos los módulos trabajan sobre una malla no estructurada de volúmenes finitos formada por elementos triangulares o cuadriláteros. En el módulo de transporte de sedimentos se resuelven las ecuaciones de transporte por carga de fondo y por carga en suspensión. Teniendo en cuenta ambos modos de transporte se calcula la evolución de la cota del fondo debido a procesos de sedimentación y erosión mediante la ecuación de Exner. En la versión actual (usada en el presente trabajo) únicamente se consideran granulometrías uniformes. El módulo de transporte de sedimentos utiliza el campo de velocidades, calados y de turbulencia proporcionado por los módulos hidrodinámico y de turbulencia. El caudal sólido de fondo se calcula mediante una formulación empírica, pudiéndose elegir entre la formulación de Meyer‐Peter Müller y la de Van Rijn. El transporte de sedimentos en suspensión se modela mediante una ecuación de transporte turbulento promediada en profundidad. La simulación hecha en el presente trabajo fue propuesta con la ecuación de Meyer- Peter Müller, la cual fue deducida para fondos de grava de hasta 30 mm de diámetro, y calcula el caudal sólido de fondo en mᵌ/s con la ecuación 5. ∗ 𝑞𝑠𝑏 = 8 · (𝜏𝑏𝑠 − 𝜏𝑐∗ )3/2

[5]

∗ También, 𝑞𝑠𝑏 el caudal sólido de fondo adimensional se obtiene con las características propias del sedimento en la zona de estudio (densidad y diámetro de partícula), y está dado por la ecuación 6.

∗ 𝑞𝑠𝑏 =

𝑞𝑠𝑏 𝜌 √( 𝜌𝑠 −1)𝑔𝐷𝑠3

[6]

Es importante mencionar que se hacen algunas consideraciones cuando el fondo del transporte no es plano, es decir, si el fondo es plano en la ecuación 5 el valor de la tensión crítica será de 𝜏𝑐∗ =0.047. Por otro lado si el fondo no es plano (como es este caso) se tendrá que hacer una corrección por pendiente de fondo, y las ecuaciones anteriores deberán corregirse para tener en cuenta el efecto de la gravedad, tanto en el sentido de aumentar el transporte de fondo con pendiente positiva, como de disminuirlo con pendiente adversa (para mayor información sobre dicha corrección de pendiente, se sugiere revisar el Manual de Referencia Hidráulico de Iber). DATOS DEL PROBLEMA La presa a estudiar se encuentra en la región de central de la República Mexicana en Aguascalientes y tiene un problema serio de sedimentación, y por lo tanto, de pérdida de capacidad de almacenamiento del embalse. Dicha presa reúne las características idóneas para que el Flushing sea exitoso como, por ejemplo, es un embalse con una longitud pequeña (menor a 3 km), es una presa clasificada como grande (H > 15 m) y su embalse es relativamente angosto. Tabla 1.- Características principales de la presa

Capacidad de almacenaje original (mᵌ) Longitud del embalse (m) Altura de la cortina (m)

5766000 2002 36

Nivel de aguas máximo ordinario (NAMO) [msnm] Nivel de aguas mínimo de operación (NAMinO) [msnm] Nivel de aguas máximo extraordinario (NAME) [msnm] Nivel de desplante de la presa [msnm] Media anual de sedimentos (mᵌ) Media anual de agua (mᵌ)

1823.37 1822.40 1827.37 1804 8510.64 3412400

Para la simulación en Iber se obtuvo un modelo digital de elevaciones del estado de Aguascalientes de la página del Instituto Nacional de Estadística Geografía en Informática (INEGI), el cuál es un registro de las elevaciones existentes sobre el nivel del mar derivado de la obtención de puntos mediante tecnología LiDAR (detección y medición a través de la luz). En cuanto a la batimetría de la presa se utilizaron datos batimétricos obtenidos en diferentes campañas llevadas a cabo por el Instituto de Ingeniería, se alimentaron los datos del modelo informático del software Iber. En cuanto a sedimentos se refiere para esta presa, se utilizaron criterio teóricos (Sotelo 2002) en los cuales se propusieron sedimentos del tipo fino (limos) con un diámetro de partícula menor a los 0.1 mm, y para mayor exactitud de 0.05 mm de diámetro de partícula. A partir de datos recabados y de textos consultados se pudo saber que el sedimento que predomina en la zona de estudio en Aguascalientes, es el sedimento fino (limos y arcillas) y para esta presa en particular, esto representa un grave problema por la pérdida de capacidad del embalse, ya que hasta el momento no se han planteado propuestas para desazolvar dicha presa. RESULTADOS Aplicación de la Metodología de Atkinson en el embalse de Aguascalientes El embalse de Aguascalientes cuenta con las siguientes características enunciadas en la tabla 2, que hacen posible el cálculo del método de Atkinson. Es importante recordar que se trata de un embalse muy pequeño y relativamente angosto, por lo que, la hipótesis para este caso será que el método de lavado Flushing será exitoso. Tabla 2.- Listado de datos del embalse de la presa de Aguascalientes

Capacidad de almacenaje original (𝐶0 ) Longitud del embalse (𝐿) Nivel de aguas mínimo de operación (𝐸𝑙𝑚𝑎𝑥 ) Nivel de desplante inmediato aguas arriba de la presa (𝐸𝑙𝑚𝑖𝑛 )

5766000 mᵌ 2002 m 1822.40 msnm 1804 msnm

Constante de tipo de sedimento ( ψ )

180

Tiempo propuesto de Flushing (𝑇𝑓 )

10 días

Elevaciones de la descarga de fondo (𝐸𝑙𝑓 ) Descarga pasando por el embalse durante el Flushing (𝑄𝑓 ) Ancho representativo del embalse (𝑊𝑏𝑜𝑡 ) Media anual de sedimentos (𝑀𝑖𝑛 )

1806 msnm 6.13 mᵌ/s 400 m 9090.91 mᵌ

Media anual de agua (𝑉𝑖𝑛 )

3412400 mᵌ

Eficiencia de Captura (𝑇𝐸)

0.95

Talud representativo (𝑆𝑆𝑟𝑒𝑠 )

1:2

Talud representativo para depósitos expuestos (𝑆𝑆𝑠 )

1:2

El valor de la constante ψ para el tipo de sedimento a utilizar se obtuvo mediante el criterio de la Universidad de Tsinghua (Atkinson 1996), en el cuál se tiene que la descarga que pasará por el embalse al momento del Flushing será mucho menor a los 50 mᵌ/s que propone dicho criterio (tabla 3). Tabla 3.- Criterio de la Universidad de Tsinghua para la predicción de carga de sedimento

Ψ=1600

Para sedimento fino loess

Ψ=650

Para 𝐷50 < 0.1 𝑚𝑚

Ψ=300

Para 𝐷50 ≥ 0.1 𝑚𝑚

Ψ=180

Si la descarga del Flushing es baja (menor a los 50 mᵌ/s)

Debido a que el sedimento a tratar es muy fino (limo), el valor de la eficiencia de captura del sedimento (TE) fue obtenido de la curva propuesta por Brune (Brune 1953) y que involucra una relación entre la capacidad original de almacenamiento y la media anual de agua, que para este caso dicho valor fue de 1.69 y que para sedimento fino el valor estaría rondando el 95% de eficiencia. El embalse en Aguascalientes no cuenta con descargas de fondo propias, ya que estas no se incluyeron en el diseño original de la presa, y es por esto que para la aplicación del método de Atkinson se propuso una sola descarga de fondo en la cota 1806 y con 2 m de diámetro, de concreto como alcantarilla recta y pozos de visita para el coeficiente de rugosidad de Manning (Sotelo 2002). Radio de Balance de Sedimentos (SBR): Este criterio propone que la relación entre la masa del sedimento removido anualmente y la masa del sedimento depositado anualmente sea mayor a 7 unidades, y entre más grande de 7 sea dicha relación habrá una mayor satisfacción del criterio. 𝑆𝐵𝑅 =

𝑀𝑓 𝑀𝑑𝑒𝑝

=

86400(𝑇𝑓 )(𝑄𝑠 ) 𝑀𝑖𝑛 ∙𝑇𝐸

[8]

Donde el valor del gasto sólido (Qs) se obtiene con la ecuación 12, e involucra al valor de la constante de tipo de sedimento (ψ) y al gasto de descarga durante el Flushing (Qf). El gasto sólido como lo dice el criterio, será dividido entre 3, ya que las condiciones en esta presa no son las mismas que en China (Atkinson 1996). Finalmente dicho gasto sólido involucra también un valor de talud longitudinal durante el Flushing (S) y una longitud representativa del Flushing (W), obtenidos con las ecuaciones 9, 10 y 11 𝑆=

𝐸𝑙𝑚𝑎𝑥 −𝐸𝑙𝑓 𝐿

= 0.0082

[9]

𝑊𝑟𝑒𝑠 = 𝑊𝑏𝑜𝑡 + 2 · 𝑆𝑆𝑟𝑒𝑠 (𝐸𝑙𝑓 − 𝐸𝑙𝑚𝑖𝑛 ) = 400 + 2(2)(1806 − 1804) = 408 𝑚 𝑊𝑓 = 12.8 · 𝑄𝑓0.5 = 31.7 𝑚

[11]

[10]

Se toma al valor menor entre Wres y Wf , y se sustituye en la ecuación 12, para así obtener al gasto sólido y dividirlo entre 3. 𝑄𝑠 = 𝜓

𝑄𝑓1.6 ∙𝑆 1.2 𝑊 0.6

=𝜓

(6.13)1.6 ∙(0.0082)1.2 (31.7)0.6

=

1.2903 3

3 = 0.43 𝑚 ⁄𝑠

[12]

Finalmente al sustituir en la ecuación 8, se obtiene la relación del radio de balance de sedimento que resulta mayor a las 7 unidades, y por lo tanto altamente satisfactoria. SBR= 43.03 > 7 Radio de Capacidad a Largo Plazo (LTCR): Este criterio es una relación entre capacidad sustentable y capacidad original del embalse, y deberá ser mayor a 0.8 para que el criterio quede satisfecho, por lo tanto es necesaria la obtención de un valor de ancho de lavado en el nivel de agua más alto (Wtf) y un valor de ancho de embalse en este mismo nivel (Wt) con las ecuaciones 13 y 14 respectivamente, y si se tiene que Wtf ≤ Wt el valor de capacidad sustentable será obtenido con la ecuación 15. 𝑊𝑡𝑓 = 𝑊 + 2 · 𝑆𝑆𝑠 (𝐸𝑙𝑚𝑎𝑥 − 𝐸𝑙𝑓 ) = 97.29 𝑚

[13]

𝑊𝑡 = 𝑊𝑏𝑜𝑡 + 2 · 𝑆𝑆𝑟𝑒𝑠 (𝐸𝑙𝑚𝑎𝑥 − 𝐸𝑙𝑚𝑖𝑛 ) = 473.6 𝑚

[14]

Se tiene entonces que Wtf ≤ Wt y por lo tanto de la ecuación 15 se obtiene el término de capacidad sustentable. Y finalmente de la ecuación 16 se obtiene el término de capacidad original (Ar) para finalmente sustituir en la ecuación 17 y verificar si se satisface el criterio. 𝐴𝑓 = 𝐴𝑟 =

𝑊𝑡𝑓 +𝑊 2

(𝐸𝑙𝑚𝑎𝑥 − 𝐸𝑙𝑓 ) = 4077.79

𝑊𝑡 +𝑊𝑏𝑜𝑡

𝐿𝑇𝐶𝑅 =

2 𝐴𝑓 𝐴𝑟

(𝐸𝑙𝑚𝑎𝑥 − 𝐸𝑙𝑚𝑖𝑛 ) = 8037.12

= 0.507

[15] [16] [17]

Se aprecia que el LTCR < 0.8 y por lo tanto no se satisface el criterio. Relación de Reducción (DDR): Este criterio toma en cuenta los niveles de elevación al NAME, el nivel de desplante inmediatamente aguas arriba de la presa y el nivel al que se encuentren las descargas de fondo. Se obtiene entonces de la ecuación 3 el valor de dicha relación de reducción y (1806−1804) se observa que el criterio se satisface: DDR= (1 − ( ). Donde DDR= 0.89 > 0.7 (1822.4−1804)

Relación de Anchos en el Flushing (FWR): Mediante la ecuación 4, dicho criterio deberá satisfacerse para valores mayores a la unidad y por lo tanto al hacer el cálculo se obtiene que el 31.96 criterio no se satisface: FWR= , donde FWR= 0.08 < 1. 408

Aplicación del Modelo IBER en el embalse de Aguascalientes Para alimentar de datos al software Iber, se utilizó un modelo digital de elevaciones y a su vez los datos batimétricos proporcionados, sin embargo, con la finalidad de obtener resultados lo más cercanos a la realidad se usó el software Global Mapper, de modo que al combinar el modelo digital de elevaciones y la batimetría, dicha combinación no presentara agujeros o discontinuidades muy grandes que afectaran tanto al paso del agua, como de los sedimentos (Figura 2). De igual

forma se propuso una cortina cuyo diseño fuera similar al propuesto antes de su construcción (antes del azolvamiento), los valores de diseño de la presa fueron obtenidos en la página del Sistema de Seguridad de Presas de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA); y finalmente para que el sedimento fuera saliendo del embalse, se propuso una alcantarilla con diámetro de 2 metros, igual a la del método de Atkinson ( n= 0.017), que atravesara la cortina en su centro y desembocara en el cauce natural de la presa.

Figura 2.- Modelo digital de elevaciones del embalse con la presa diseñada y la topografía suavizada.

Para la simulación en Iber, se propuso en el módulo de hidrodinámica una condición inicial de calado de 1822.4 msnm, que es el nivel de aguas mínimo de operación con el que se aplicará el lavado, y de igual forma como condición de entrada en la parte más lejana del vaso con respecto de la presa se usó el hidrograma con la avenida que pudiera presentarse en 5 años del orden de 283 mᵌ/s. (Figura 3). Al igual que en la metodología propuesta por Atkinson, para la simulación en Iber se propuso un tiempo de lavado de 10 días (864,000 segundos). En cuanto a las condiciones iniciales de sedimento, se propuso sólo transporte de fondo, ya que para este caso el sedimento en suspensión tiene poca a casi nula influencia, de modo que al tener un calado y un hidrograma de entrada, se llega a un régimen supercrítico en el agua y con ello el sedimento de fondo sea arrastrado en su mayoría hasta la cortina y por lo tanto, salga mediante la alcantarilla propuesta.

Figura 3.- Hidrograma de entrada al vaso de la presa.

Los resultados en Iber se observan en las figuras 4, 5 y 6, para valores de cota de agua, gasto sólido unitario y velocidad del agua respectivamente.

Figura 4.- Niveles de calado del agua al inicio, a los 5 días y a los 10 días respectivamente.

Figura 5.- Gasto unitario sólido (transporte de fondo) al inicio, a los 5 días y a los 10 días respectivamente.

Figura 6.- Erosiones en el embalse al inicio, a los 5 días y a los 10 días respectivamente.

Es importante notar que en cuanto a cota de agua se refiere, la presa alcanza un alto porcentaje de vaciado, lo que se refleja en la velocidad del agua, la cual, ya no cambia significativamente a partir de la mitad de tiempo del lavado.

CONCLUSIONES Haciendo una comparativa entre ambos métodos empleados se puede decir que el Flushing es exitoso para este caso particular, a pesar de que con el método de Atkinson sólo dos criterios se satisfacen, se puede llegar a una mejor eficiencia del lavado al disminuir aún más los niveles de agua en el embalse y alcanzar mayores velocidades que ayuden a un mejor arrastre de sedimento de fondo. De igual forma se concluye que al aumentar el área hidráulica de la descarga de fondo, mayor sedimento saldrá, sin embargo, aumentar diámetros traducidos en área hidráulica puede ser altamente costoso y por lo tanto se convierte en algo no viable. La simulación de Iber en cuanto a erosiones se refiere arroja resultados de erosión casi nula al inicio y conforme al paso de los días dicha erosión aumenta, traduciéndose en un mayor arrastre de sedimento, hasta llegar a un cambio poco significativo del día 5 al día 10, y esto puede deberse a que el diámetro de la alcantarilla resulta insuficiente para descargar tanto agua como sedimento y por lo tanto dicho conducto queda obstruido eventualmente, o bien, que el agua que queda en la presa ya no alcanza el régimen suficiente para poder salir de ella a través de la alcantarilla. Los 10 días propuestos resultan óptimos para aplicar el lavado para una presa con estas características, sin embargo, un aumento de tiempo para el lavado podría llevar a una mayor eficiencia del mismo. Finalmente, la simulación correspondiente a transporte de sedimentos de fondo, arroja valores muy pequeños de gasto sólido unitario al finalizar el lavado, comparado con el rango de valores que se tenían al principio, sin embargo, la posible obstrucción de la alcantarilla hace que la totalidad del sedimento no sea removida pero si una parte importante. REFERENCIAS Al Taiee, Thair M. (2007). “Feasibility Study of Flushing Sediments from Mosul Reservoir, Iraq”. Journal of Enviromental Hidrology: volume 15. International Association for Environmental Hydrology, San Antonio, USA. Ahn, Jungkyu. (2011). Numerical Modeling of Sedimentation an Flushing Processes, Colorado State University, USA, Autumn 2011. Atkinson, E. (1996). The feasibility of flushing sediment from reservoirs. HR Wallingford, UK. Report No. OD 137. Brune, G.M. (1953). “Trap efficiency of reservoirs”. Transaction of the American geophysical union, vol. 34, No. 3, Washington DC. Castillo, Luis G y Carrillo, José M. (2013).”Modelación numérica de sedimentación y lavado de sedimentos mediante “flushing” en el embalse Paute-Cuadernillo” .III Jornada de Ingeniería del Agua: La protección contra los riesgos hídricos, Valencia, España. Espa, P., Castelli, E., Crosa, G., & Gentili, G. (2013). “Enviromental Effects of Storage Preservation Practices: Controlled Flushing of Fine Sediment from a Small Hydropower Reservoir”. Enviromental Assesment. New York, USA 2013 Fukuda, T., Yamashita, K., Osada, K., & Fukuoka, S. (2012)“Study on Flushing Mechanism of Dam Reservoir Sedimentation and Recovery of Riffle-Pool in Downstream Reach by a Flushing Bypass Tunnel”. International Symposium on Dams for a Changing World., Kyoto, Japan., June 5, 2012. Gracia Sánchez, Jesús (1997). “Sedimentación en embalses”. Capítulo 18 del Manual de Ingeniería de Ríos, Serie del Instituto de Ingeniería 601, Abril 1997. IBER, Transporte de sedimentos. Página web. URL: http://iberaula.es/modelo-iber/transporte-desedimentos. IBER, Manual de Referencia Hidráulico. Página web. URL: http://iberaula.es/modelo-iber/descarga Sotelo, A.G. (2002). Hidráulica de Canales. México, UNAM, Facultad de Ingeniería, 2002, 836 p