Análisis de estabilidad de una Presa de Tierra en la Quebrada Wiro Wiro del Distrito Buldibuyo-Provincia de Pataz

Abstract

El presente trabajo de investigación, se ubica en términos hidrológicos en la zona de influencia en la sierra norte del Perú, en la parte alta del rio Yanapaccha perteneciente a la Inter cuenca del río Alto Marañón específicamente en la subcuenca Wirowiro (Huiro Huiro), del anexo Allpash, de la Provincia de Pataz en la Región La libertad, sobre los 3450 msnm. La primera parte, se definió las presas de tierra las cuales son estructuras hidráulicas construidas a base de materiales sueltos. En segundo lugar se empleó la Cartas Nacionales a escala 1/100,000 del IGN, con equidistancia mínima de curvas de nivel de 50 m, confeccionado por métodos estéreo- fotogramétricos con control terrestre – 1971, siendo la Hoja 17-i (Tayabamba), en donde se determinó a través de una imagen satelital la ubicación del eje de la presa y por levantamiento topográfico situada en la cota 3544 m.s.n.m, luego se pudo calcular el volumen de sedimento aplicando metodologías análogas de 20049 m3 para un periodo de diseño de 50 años, un volumen útil de embalse según la demanda agrícola de 115000 m3, siendo un volumen total de embalse de 135049 m3, con una cota de corona de 3561.50 msnm, considerando un volumen útil de 1.5m para presas menores de 50 m de altura , lográndose una altura de presa de 17.5m y altura de nivel de agua 16 m, con taludes 1:3 en cara anterior y 1:2 en cara posterior. Luego, en la tercera parte se realizó el análisis con filtro y sin filtro de la presa, resultando el mismo caudal de (2.75 x10)^(-5) m^3/seg/ml, para ambos casos, así como el comportamiento de la parábola de Koseny. Posteriormente, se aplicaron 2 métodos para evaluar la estabilidad de la presa de tierra homogénea, los cuales fueron el método de Fellenius y el método de Bishop. Los resultados obtenidos por estos métodos muestran factores de seguridad de 1.21 y 1.34, respectivamente, indicando que la presa no es estable, ya que ambos valores están por debajo mínimo aceptado de 1.5 para estabilidad. Por lo tanto, la estructura presenta un riesgo significativo de fallo y podría requerir una revisión o refuerzo para asegurar su integridad y funcionamiento seguro. ix Los resultados del programa Geostudio indican que el método de Janbu tiende a proporcionar los factores de seguridad más bajos, mientras que el método de Spencer ofrece los más altos, lo que sugiere una mayor estabilidad relativa. En la condición inmediatamente después de la construcción, los factores de seguridad sin sismo van desde 1.323 (Janbu) hasta 1.457 (Spencer), y con sismo, desde 0.735 (Janbu) hasta 0.844 (Spencer). Para el embalse lleno, sin sismo, los factores de seguridad van desde 1.247 (Janbu) hasta 1.399 (Spencer), y con sismo, desde 0.797 (Janbu) hasta 0.914 (Spencer). En el desembalse rápido, sin sismo, los factores de seguridad van desde 1.251 (Fellenius) hasta 1.303 (Janbu), y con sismo, desde 0.738 (Janbu) hasta 0.853 (Spencer).

The present research work is located in hydrological terms in the area of influence in the northern mountains of Peru, in the upper part of the Yanapaccha River belonging to the inter-basin of the Alto Marañon River, specifically in the Wirowiro sub-basin (Huiro Huiro), in the annex Allpash, from the Province of Pataz in the La Libertad Region, above 3450 meters above sea level. The first part defined earth dams, which are hydraulic structures built from loose materials. In the second place, the National Charts at a scale of 1/100,000 from the IGN were used, with a minimum equidistance of contour lines of 50 m, prepared by stereo-photogrammetric methods with ground control - 1971, being Sheet 17-i (Tayabamba), where the location of the axis of the dam was determined through a satellite image and by topographic survey located at the level of 3544 m.a.s.l., then the volume of sediment could be calculated by applying analogous methodologies of 20,049 m3 for a design period of 50 years. , a useful reservoir volume according to agricultural demand of 115,000 m3, with a total reservoir volume of 135,049 m3, with a crown elevation of 3,561.50 meters above sea level, considering a useful volume of 1.5m for dams less than 50 m high, achieving a dam height of 17.5m and water level height of 16 m, with slopes 1:3 on the front face and 1:2 on the back face Then, in the third part, the analysis was carried out with and without a filter of the dam, resulting in the same flow rate of (2.75 x10)^(-5) m^3/sec/ml, for both cases, as well as the behavior of Koseny parable. Subsequently, 2 methods were applied to evaluate the stability of the homogeneous earth dam, which were the Fellenius method and the Bishop method. The results obtained by these methods show safety factors of 1.21 and 1.34, respectively, indicating that the dam is not stable, since both values are below the accepted minimum of 1.5 for stability. Therefore, the structure presents a significant risk of failure and may require overhaul or reinforcement to ensure its integrity and safe operation. xi The results of the Geostudio program indicate that the Janbu method tends to provide the lowest safety factors, while the Spencer method provides the highest, suggesting greater relative stability. In the condition immediately after construction, the safety factors without earthquake range from 1.323 (Janbu) to 1.457 (Spencer), and with earthquake, from 0.735 (Janbu) to 0.844 (Spencer). For the full reservoir, without an earthquake, the safety factors range from 1.247 (Janbu) to 1.399 (Spencer), and with an earthquake, from 0.797 (Janbu) to 0.914 (Spencer). In rapid discharge, without earthquake, the safety factors range from 1.251 (Fellenius) to 1.303 (Janbu), and with earthquake, from 0.738 (Janbu) to 0.853 (Spencer).