Presas de escolleras sometidas a sobrevertido Estudio del movimiento del agua a través de la escollera y de la estabilidad frente al deslizamiento en masa

摘要

Denominaremos sobrevertido al fenómeno que se produce cuando el nivel del agua en un embalse supera la cota de la coronación de la presa, el agua rebosa sobre la misma y vierte hacia el paramento o talud de aguas abajo. El sobrevertido es la causa más frecuente de rotura de presas de materiales sueltos que son en término generales, muy vulnerables frente a este fenómeno. De acuerdo con las últimas estadísticas del Comité Internacional de Grandes Presas, el sobrevertido ha sido la causa principal de la rotura del 31 por ciento de las presas de materiales sueltos y en el 18 por ciento de los casos fue causa secundaria. Por tanto, es evidente la importancia del sobrevertido en lo referente a la seguridad de las presas de materiales sueltos. Por otra parte, los gastos asociados de forma directa o indirecta al fenómeno sobrevertido son también significativos. A los costos directos asociados a las roturas que se han producido como consecuencia sobrevertido, prácticamente una de cada tres presas de materiales sueltos que falló, debe añadirse el costo de cada nueva realización dirigido a evitar el sobrevertido (sobredimensionamiento del aliviadero, adopción de resguardos importantes, etc.). En muchas ocasiones la presa de materiales sueltos deja de ser competitiva frente a las tipologías de fábrica como consecuencia de la imposibilidad de acondicionar el aliviadero sobre el cuerpo de la presa y de la necesidad de tener una garantía muy elevada de que no se producirá el sobrevertido. Por lo tanto, queda patente la importancia económica del sobrevertido. A pesar de todo ello, existen todavía hoy en día lagunas importantes en el conocimiento del mecanismo de rotura de los distintos tipos de presas de materiales sueltos como consecuencia del sobrevertido. El comportamiento frente al sobrevertido de los materiales cohesivos y no cohesivos es muy distinto, resultando en general más resistentes los primeros. En las presas de escollera, la rotura de la presa puede producirse por arrastre y erosión progresiva del talud o bien por deslizamiento en masa o por una combinación de ambos mecanismos. Esta Tesis Doctoral se centra en la estabilidad frente al deslizamiento, aspecto que no ha sido abordado de manera sistemática hasta el momento. Si la rotura de la presa se produce como consecuencia del deslizamiento en masa de parte de la presa, dicha rotura tiene un carácter súbito, pudiendo generar una violenta onda de rotura, con caudales mucho mayores que si la rotura se produce por arrastre de partículas, de una forma progresiva. Un adecuado conocimiento del efecto del sobrevertido sobre las presas de materiales sueltos puede permitir: 1. Evaluar de forma correcta la seguridad de las presas existentes cuyo aliviadero resulta insuficiente de acuerdo con los datos disponibles y los criterios actuales de diseño, así como las consecuencias de una eventual rotura por sobrevertido. 2. Considerar como alternativa al incremento de capacidad del aliviadero existente la protección del talud de aguas abajo para que el sobrevertido no sea causa de la rotura de la presa. 3. Considerar la posibilidad de proyectar una presa de nuevo diseño de modo que sea resistente al sobrevertido que pudiera producirse de forma excepcional, evitando la adopción de resguardos excesivos y/o el sobredimensionamiento del aliviadero. 4. Considerar la posibilidad de diseñar ataguías o presas de escasa entidad resistentes al sobrevertido, reduciendo al mínimo e incluso evitando en algunos casos la construcción de un aliviadero lateral