ESCUELA DE POST GRADO

TRABAJODE

COMPORTAMIENTO GEOTECNICO Y ESTRUCTURAL

Tema: Proyecto de Construccion de Presa de Tierra Viscallani

Presentado por:

SERGIO ANTONIO SALAS PAREDESJUAN HUARACHI

Semestre: IV (2006)

Docente: ELEODORO HUICHI ATAMARI

Ing. MILTON QUISPE HUANCA

JULIACA - PERU

2,008

1

CAPITULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y OBJETIVOS

1.1. INTRODUCCION.

El proyecto de construcción de la presa de tierra Vilcallami, contempla irrigar

las 3,000 has. que están en su totalidad del proyecto.

El proyecto de presa de tierra Vilcallami, considera en su esquema hidráulico,

la ejecución de obras como el embalse y el túnel de derivación principalmente

los estudios efectuados y la investigaciones realizadas han confirmado, las

condiciones geológicas, geotécnicas y estructurales que son favorables en la

zona, por lo tanto se considera la factibilidad del proyecto en estudio, para

seleccionar y optimizar los varios elementos del proyecto, se llevara acabo

comparaciones de alternativas, basándose en estudios geológicos,

geotécnicos, geofísicos, sondeos de permeabilidad y otros ensayos .En cuanto

alas tecnologías propuestas para la ejecución de las obras estas han sido

escogidas, entre las más avanzadas, tanto para la presa y túnel de derivación

dentro de las diversas actividades de precisión y simplicidad, de validez interna

(el diseño elegido responde a las preguntas planteadas en el problema de

investigación).

El volumen en m3 que embalsara la presa, será de acuerdo, a los estudios

hidrológicos, de la cuenca de Vilcallami, teniendo en cuenta los datos

estadísticos de la precipitaciones pluviales en la región controladas por

SENHAMI.

Aquí el documento enfatiza la correcta definición de los precios sociale, para la

evaluación socioeconómica del proyecto, diferenciando entre los llamados

primarios (diagnóstico situacional integral de la Comunidad de Vilcallami) y los

secundarios de segunda, tercera y más vueltas. Ambos efectos influyen sobre

el valor estimado de los beneficios netos directos e indirectos de los proyectos

para los comuneros de Vilcallami sobre el nivel de bienestar socioeconómico

en el ingreso real; con la construcción efectiva del proyecto, primera presa de

2

tierra en el anillo circunlacustre del Lago Sagrado de los Yncas, Nación

Lupaka.

3

1.2. UBICACIÓN Y ACCESO.

El proyecto presa de tierra Vilcallami, esta ubicado en:

Departamento: PUNO

Provincia: CHUCUITO

Distrito: JULI

Comunidad: VILCALLAMI

Se localiza entre las cotas 4110 msnm a 4150 msnm.

El acceso es a través de la carretera asfaltada Puno-Juli, luego desde la ciudad

de Juli por la carretera a Desaguadero Km. 9 (desvío de la comunidad

Vilcallami), seguidamente por una trocha carrozable de 8 Km. en buen estado

hasta el embalse de la presa de Vilcallami. El proyecto en estudio se

encuentra entre las altitudes de cotas 4110 msnm. a 4150 msnm. , en el río

vilcallami que en aguas arriba tiene dos confluencias de ríos entre ellos el río

Pojtiri y el río Vilcallami. La construcción de presa de tierra en si involucra al río

Vilcallami en su totalidad para el embalse, en la comunidad de Vilcallami.

CUADRO N° 01Ubicación: ALTITUD UBICACIÓN POLITICA COORDENADAS UTM

4110 msnmm.

DPTO. PROVINCIA DISTRITO NORTE ESTE

Puno Chucuito Juli 8195722 453850

FIGURA N.- 1

4

1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Los trabajos de investigación son destinados a esclarecer condiciones

geológicas del superficie, o sea cuales son los tipos de suelos y rocas

existentes y cuales son sus elementos estructurales, donde se ejecutara una

obra, en este caso la construcción de embalse de la presa de tierra Vilcallami ,

para desarrollar las alternativas que llevan a soluciones seguras y

económicamente factibles .

La investigación del presente, proyecto, es determinar las aspectos,

geológicos y geotécnicas, así como la caracterización del macizo rocoso , a

través de observaciones locales .

La profundidad del suelo, tipo y característica de la roca, tales como la

litología, rumbo y buzamiento, espaciamiento de las discontinuidades, la

existencia de agua, indicando la posición del nivel freático.

También deberá tomarse en cuenta loa parámetros de ingeniería tales como :

la permeabilidad ,resistencia y la estabilidad de taludes.

¿Las condiciones geológicas geotecnias son favorables para la construcción de

la presa de Vilcallami?

1.4. OBJETIVOS

1.4.1. Objetivo general

- Propiciar soluciones a los problemas del proceso constructivo de la

presa Vilcallami, a fin de garantizar la seguridad, estabilidad, mejorar la

calidad de vida de sus comunidades.

1.4.2. Objetivos específicos

- Obtener los parámetros geotécnicos de la construcción de presa de

Vilcallami.

- Obtener los impactos ambientales de la construcción de presa Vilcallami.

5

1.5. HPOTESIS

1.5.1 Hipótesis General

“Los problemas del proceso constructivo de la presa Vilcallami, son factibles

de evaluación y solucionables”

1.5.2 Hipótesis Específica

“Los parámetros geotécnicos de la presa Vilcallami tienen factores de

seguridad aceptables”

“El riego ambiental provocado por la construcción de la presa Vilcallami es

manejable”.

1.6 ANTECEDENTES

En la zona de estudio no existen proyectos similares, la información accesible

lo proporciona el INGEMMET a escala regional y a escala 1:100 000,

actualmente en el Perú, y en todo el globo terráqueo, es una prioridad dar uso

adecuado de recursos naturales, como en este caso el recurso más preciado

es el agua ,se están buscando y desarrollando técnicas, que nos permitan

minimizar el uso del agua, y maximizar e incrementar la producción y la

productividad en el sector agropecuario, que es una de las actividades mas

importantes del país, específicamente teniendo como propósito principal el de

obtener los beneficios económicos, y por lo tanto sociales, sin tener en cuenta

en lo mas mínimo, el daño que esta causando al medio ambiente (físico,

biológico y humano) .

En el Perú, con la promulgación de la ley de recursos naturales en 1997, se

van tomando conciencia sobre el medio ambiente que nos rodea y la

prevención y cuidado que deberíamos tener para mantenerlo, dentro de

estos cuidados, se esta llevando las acciones, con el fin de evaluar los

posibles impactos, siendo la mas importante ,el impacto negativo.

En estos últimos años en el Perú también se han promulgado leyes como el

riego tecnificado a través de diferentes, métodos de riego, para minimizar el

uso del agua, con tecnologías súper avanzadas en el sector agropecuario.

6

1.7 METODOLOGIA DE ESTUDIO

La investigación de los aspectos y condiciones geológicas de superficie

pueden ser realizadas, a través de métodos directos e indirectos.

Para la presente, investigación se ha tomado los métodos directos, que son

aquellos que se utilizan, en la extracción de muestras de los materiales

existentes en el suelo, la obtención de muestras de rocas, permite dar la

clasificación de los diferentes tipos, posibilitando la definición de la litología ,

elementos estructurales, líneas de fractura , etc.

Se realizara en las siguientes etapas:

1.8 ETAPA DE GABINETE I

- Recopilación y análisis de información disponible.

- interpretación de imágenes de satélite y fotografías áreas de la zona.

1.9 TRABAJOS DE CAMPO

- Cartografiado geológico del área de estudio y zonas aledañas usando

teodolito electrónico y GPS.

- Muestreo de suelos y rocas en caso de ser necesario.

- Caracterización de macizo rocoso , con cintas milimetradas

- Medición de rumbos y buzamientos de los diferentes estratos, de los

afloramientos.

- Toma de muestras de agua y sedimentos

1.10 TAPA DE GABINETE II

- Dibujo de mapas, planos, secciones geológicas estratigráficas.

- Ordenamiento y procesamiento de la información obtenida en campo y

otras fuentes.

Elaboración de la tesis para optar el titulo profesional de ingeniero geólogo.

7

CAPITULO II

MARCO TEORICO

2.1 CLIMA Y VEGETACION.

2.1.1 Aspectos Climatológicos

La información presentada para el presente proyecto de embalse de las aguas

Río Vilcallami, ha sido preparada tomando en cuenta como base los registros

de variables climatológicos del SENAMHI e información proporcionada y

contenida en el estudio definitivo del proyecto del construcción de presa de

tierra Vilcallami.

La vegetación y climatología de áreas naturales, tiene una tendencia a

presentar ciertas modificaciones, con la variación de alguno de sus

componentes del medio fisco, de este modo, para cuantificar los posibles

cambios en el ambiente local por efecto de la fundación una obra de

ingeniería, es importante conocer la línea base de impacto que ejercerá sobre

los diferentes componentes del sistema fundamentalmente sobre los

ecosistemas terrestres como acuáticos existentes en la zona del proyecto,

Con esta finalidad se realizó una evaluación de las condiciones

climatológicas de la zona del proyecto de la presa de tierra Vilcallami con el

fin de monitorear y evaluar los posibles cambios ambientales que pueden

generarse durante la fase de operación de proyecto que se encuentra

ubicado en la cuenca hidrográfica del Río Vilcallami .

La climatología del área del proyecto en estudio, como del ámbito regional, se

caracteriza por presentar dos estaciones bien marcadas:

- Estación seca , de abril a noviembre

- Estación lluviosa de Diciembre a Marzo

La zona del proyecto presenta, una vegetación muy intensa con presencia de

hichu, chilligua, típica de las partes altas de nuestra región

8

2.2 DRENAJE

En el análisis de las características fisiográficas de la cuenca del río

Vilcallami, es fundamental analizar el proceso del escurrimiento.

La cuenca de drenaje de una corriente es el área que contribuye al

escurrimiento y que proporciona parte o el flujo total de la corriente principal

y sus tributarios.

Esta definición es compatible con el hecho de que la frontera de una

cuenca de drenaje y su correspondiente cuenca de agua subterránea no

necesariamente tiene la misma proyección horizontal.

La cuenca de una corriente está limitada por su parte alta de aguas, que

es una línea imaginaria que divide a las cuencas adyacentes y distribuye el

escurrimiento originado por la precipitación que en cada sistema de

corrientes fluye hacia el punto de salida de la cuenca.

Para una cuenca pequeña la forma y cantidad de escurrimiento están

infundidas principalmente por las condiciones físicas del suelo, por lo tanto,

el estudio hidrológico debe enfocarse con más atención a la cuenca misma.

Para una cuenca muy grande, el efecto de almacenaje del cauce es muy

importante, por lo cual deberá dársele atención. El escurrimiento del agua

en una cuenca depende de diversos factores, siendo uno de los más

importantes las características fisiográficas de la cuenca.

Entre estas pueden mencionarse principalmente: su área, pendiente,

características del cauce principal, como son longitud y pendiente, elevación

de la cuenca y red de drenaje. Existen diversos criterios para evaluar la

pendiente de una cuenca, dependiendo del uso posterior que se le vaya a

dar al resultado o bien al criterio que lo requiere.

9

2.3 MARCO TEORICO CONCEPTUAL

2.3.1 Geología

Es la ciencia de la Tierra que estudia su composición, su estructura. Los

procesos internos y externos que se desarrollan en ella y la historia de su

formación y configuración. La geología hace uso de muchas otras ciencias

dando origen a las divisiones de la geología, como: La geología física,

geoquímica, geología económica, etc.

2.3.2 Geotecnia

Aplicación de principios de ingeniería a la ejecución de obras públicas en

función de las características de los materiales de la corteza terrestre

Es la ciencia que estudia las propiedades físicas de la corteza terrestre ,

análisis granulométrico .

2.3.3 Geomorfología

La palabra geomorfología etimológicamente proviene de:

Geo = Tierra;

Morfos = Forma;

Logos= Estudio;

Siendo entonces la ciencia que estudia e interpreta las características del

relieve terrestre. Ciencia que se ocupa de su génesis y su evolución a través

del tiempo geológico.

2.3.4 Estratigrafía

Es la ciencia que estudia la secuencia o sucesión de las capas o estratos que

se han formado a través del tiempo geológico. El estudio estratigráfico no

puede efectuarse sin la ayuda de la paleontología. Gracias al desarrollo de la

estratigrafía se puede datar ciertas capas o estratos por analogía con otras

capas ya datadas.

2.3.5 Petrología

Es la ciencia que se ocupa de las rocas que están formadas por un conjunto de

minerales y constituyen la mayor parte de la Tierra, trata del modo de

ocurrencia, la composición, la clasificación y el origen de las rocas, así como

sus relaciones con los procesos formadores de yacimientos de rendimiento

económico e historia geológica.

10

CAPITULO III

CARACTERIZACION DEL AREA DE INVESTIGACION

3.1 GENERALIDADES.-

Las formaciones geológicas presentes en el área de estudio tienen edades

comprendidas entre el Mioceno inferior y el Cuaternario, siendo las más

antiguas las andesitas del Grupo Tacaza .Durante el Neógeno se produjo

una fase de volcanismo calco –alcalino denominado como Grupo Tacaza.

Durante el Mioceno inferior se produjo una fase volcánica denominada como

Grupo Tacaza correspondiendo nuestra zona de estudio el centro de rocas

andesitas y traquiandesiticas de textura fina con algunas vesículas además,

ocurrieron intrusiones de pequeños cuerpos a manera de stoks de tipo sub

volcánico de composición granodioritica , dacítica y andecítica.

3.2 ESTRATIGRAFIA

3.2.1 Cenozoico

A.- Grupo tacaza, paleogeno-neogeno(PN-ta)

El nombre volcánico Tacaza fue empleado por Jenks (1946), 11itológicamente

se encuentra constituida por una secuencia de andesitas con plagioclasas

porfiríticas, tobas aglomerados volcánicos de color amarillo claro a marrón

rojizo que envuelve clastos de andesitas y a veces bloques ,además se ha

encontrado lavas basálticas con olivinos gradando hacia arriba dentro de una

andesita .

El embalse de la presa de tierra atraviesa esta formación, en la parte superior

con alteraciones muy fuertes producto de meteorización.

Se le asigna una edad del paleógeno-neógeno.

B.- Depósitos aluviales- cuaternario holoceno(Qh-al)

En esta secuencia sedimentaria se integra a los depósitos lagunares

aluviales,coluviales, coluvio-aluviales y fluviales . 11itológicamente se

encuentra compuestos por cantos rodados, gravas ,arenas, limos y arcillas se

pueden observar además presencia de bloques en coluviales.

El embalse de las aguas estará en un 76% en estos depósitos ocupan

mayormente la partes bajas de la región y en estas áreas se ha asentado los

pueblos principales de la región.

11

C.- Rocas intrusivas .neogeno(N-dac,and)

Pequeños stoks de andesitas sub volcánicas y de dacita se encuentra en

muchas áreas con el vulcanismo del tacaza y barroso ellos presentan los

conductos de chimeneas volcánicas para las lavas sobre yacientes, las

erosiones generalmente forman pequeños cerros sub circulares de lados

escalonados verticales los que con frecuencia presentan fracturas de

enfriamiento hexagonal complejamente orientados.

3.3 GEOLOGIA LOCAL

Se realizó un estudio detallado a lo largo de la ruta del embalse de las aguas

que se represarán abarcando una área de 500 metros de largo y un ancho de

80 metros, con lo que se pudo confeccionar el plano y además realizar los

cuadros de caracterización del trazo del embalse de presa vilcallami en el

cual se describen las diferentes formaciones litológicas, por donde estará

emplazado el embalse, en la zona la geología local presenta características

mayormente de materiales cuaternarios provenientes de rocas volcánicas como

andesitas, en la parte superior de las laderas esta por afloramientos rocosos de

rocas volcánicas terciarias, también se observa pequeños intrusivos.

El análisis de dichos parámetros se determinó que el embalse de aguas

pluviales estará emplazado mayormente en depósitos inconsolidados del

cuaternario entre un 50% en el Grupo Tacaza 40% entre otras.

3.4 ASPECTOS GEOMORFOLOGICOS

Esta lección comprende una caracterización sistemática del relieve , a un nivel

de reconocimiento , sobre el área de influencia directa del proyecto .

Las condiciones ambientales de las regiones andinas son bastante frágiles

desde el punto de vista de los equilibrios ecológicos , condiciones entre los

cuales el relieve constituye uno de los elementos básicos del medio .En esta

perspectiva, la presente sección se orienta a establecer un marco de base

en el cual se distinguen cartográficamente las diferentes formas del relieve y

acciones morfodinámicas ocurrentes , con el fin de que sirvan como un

soporte para el estudio de los demás componentes ambientales .Sus usos se

12

extienden a la prevención de probables efectos negativos de las actividades

de construcción , operación y mantenimiento .

Sin embrago hay que destacar que el estudio de las condiciones

geomorfológicas en la regiones andinas es complicado de realizar, lo que

también ocurre con otras variables ambientales. Las dificultades de acceso,

así como las limitaciones cartográficas existentes, plantea fuertes

restricciones ala ejecución de estudios con mayores niveles de precisión y

confiabilidad.

Los procesos geomórficos son todos aquellos cambios físicos y químicos que

determinan una modificación de la forma superficial de la tierra, un agente

geomórfico o acción es cualquier medio natural capaz de obtener y transportar

materiales de la tierra. Ejemplo de grandes agentes geomórficos son: el agua

corriente, el agua subterránea, los glaciares, el viento, las olas, corrientes,

mareas, tsunamis, etc.

Lámina 1.- Principales unidades geomorfológicas

13

3.5 UNIDADES GEOMORFOLOGICAS

3.5.1 Colinas

Son ambientes formados por accidentes del terreno con alturas que van desde

15 a 20 m hasta 250 y300 m entre la cima y base de elevaciones. Las colinas

se han originado debido a fases de incisión de las corrientes fluviales

afectando a la mayor parte del conjunto fisiográfico , que concluyeron por

disecar el terreno hasta formar relieves colinosos, el proceso de disección es

cuaternario y probablemente ha ocurrido en diversas etapas , actuando tanto

sobre las formaciones aluviales cuaternarios como en formaciones

sedimentarías terciarias.

Por otro lado, el criterio de diferenciación de las colinas es bastante relativo

haciéndose necesario distinguir los relieves colinosos pequeños y menos

accidentados de las colinas más elevadas y agrestes.

Las unidades geomorfológicas de colinas diferenciadas son las siguientes:

3.5.2 Colinas altas

Son relieves de altura relativa comprendida entre 80 y 300 m entre la cima y

la base de las elevaciones , la pendiente predominante es de orden 20 a

35 grados (40 a 50% aproximadamente).

Estos relieves se han formado por la intensa disección ocurrida en el

cuaternario antiguo, Afectando a rocas sedimentarías de areniscas, limonitas

y arcillitas de las capas rojas terciarias.

3.5.3 Colinas bajas

Son relieves de altura relativa comprendida entre 20 y80 entre la cima y la

base de las elevaciones. la pendiente predominante es de orden de 15 a 25

grados (30ª 50% aproximadamente).

Estos relieves se han formado por la disección ocurrida en el cuaternario

afectando a rocas sedimentarias de areniscas, limonitas y arcillitas de la

capas rojas inferiores

14

Lámina 2.- Colinas bajas y planicies de materiales cuaternarios

3.5.4 Planicies

Son terrenos planos de origen fluvial , con pequeños accidentes topográficos

locales y pendiente predominantemente comprendida entre 0.1 y 7% ocurren

varios niveles de terrazas ocupando principalmente la depresión geológica su

origen corresponde a fases de aluvionamiento recientes y subrecientes por

parte de las principales corrientes fluviales, que en su descenso de las

montañas convergen en la depresión. Las planicies están constituidas por

depósitos de gravas, arena .limo y arcillas que se han depositado en forma

correlativa alas condiciones paleogeografiítas habidas durante el cuaternario.

Se supone por ejemplo. que en las fases frías de las glaciaciones altas

andinas la cubierta vegetal no abría sido tan desarrollado como hoy en

día .En consecuencia , la erosión de las vertientes habría sido sensiblemente

mayor, lo que a su vez habría provocado gruesos y amplios emplazamientos

aluvionicos por parte de las corrientes hídricas poco caudalosos en relación

con los cuantiosos volúmenes de materiales que deberían acarrear .

Pero las fases de aluvionamiento, se han sucedido fases de incisión fluvial

donde las corrientes de los ríos habrían ganado caudales

15

3.5 ASPECTOS GEOTECNICOS.

3.5.1 Origen y Formación de los suelos

Las rocas de la corteza terrestre, se encuentran intactas, cuando están a una

profundidad y fracturadas cuando están confinados a la superficie.

El plano que ocupa estas dos condiciones esta siempre sufriendo alteraciones

en la presión, debido al intemperismo físico-químico a las que las rocas están

sujetas.

Los procesos del intemperismo generan fragmentos o sedimentos que pueden

ser o no transportadas por agentes de la naturaleza o depositados en locales

extraños a los de su origen. Estos sedimentos transportados, formaran un

suelo que a lo largo del tiempo podrán tener sus características iniciales

alteradas transformándose por lo tanto en otro suelo.

3.6 DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUELOS

3.6.1 Tipos de suelo

Para estudiar un material complejo como el suelo (con diferente tamaño de

partículas y composición química) es necesario seguir una metodología con

definiciones y sistemas de evaluación de propiedades, de forma que se

constituya un lenguaje fácilmente comprensible por los técnicos de

diferentes especialidades y países. Así, se han clasificado los suelos en

cuatro grandes grupos en función de su granulometría (Normas D.I.N.,

A.S.T.M, A.E.N.O.R, etc.):

Gravas, con tamaño de grano entre unos 8 -10 cm y 2 mm; existen en

la zona de embalse de la presa de tierra , en un porcentaje entre 20%

a 40%, como material cuaternario, se caracterizan porque los granos

son observables directamente a un reconocimiento visual y táctil , tal

como se muestra en la figura Nª 01. No retienen el agua, por la

inactividad de su superficie y los grandes huecos existentes entre

partículas.

Arenas, con partículas comprendidas entre 2 y 0,060 mm, en la zona

del embalse de las aguas, predominan como material cuaternario en

un porcentaje de 20% a 30% todavía son observables a simple vista.

16

Cuando se mezclan con el agua no se forman agregados continuos,

sino que se separan de ella con facilidad.

Limos, con partículas comprendidas entre 0,060 y 0,002 mm en la

zona del estudio , específicamente donde se embalsara las aguas

pluviales del río Vilcallami ,predominan a un reconocimiento visual y

táctil en un porcentaje de 40% a 50% (algunas normativas indican que

este último valor debe de ser 0,005 mm, pero no hay apenas

consecuencias prácticas entre ambas distinciones). Retienen el agua

mejor que los tamaños superiores. Si se forma una pasta, agua-limo y

se coloca sobre la mano, al golpear con la mano se ve cómo el agua

se exuda con facilidad.

Arcillas, formadas por partículas con tamaños inferiores a los limos (0,002

mm), en la zona de estudio estos partículas muy finos, predominan en un

porcentaje Se trata ya de partículas tamaño muy pequeñas y se necesita que

haya habido transformaciones químicas para llegar a estos tamaños. Están

formadas, principalmente, por minerales silicatados, constituidos por cadenas

de elementos tetraédricos y octaédricos (el ión silicio se encuentra en el centro

de cada una de estas estructuras regulares), unidas por enlaces covalentes

débiles, pudiendo entrar las moléculas de agua entre las cadenas produciendo,

a veces, aumentos de volumen (recuperables cuando el agua se evapora).

Lámina 3.- Vista de una capa de material cuaternario, gravas arenosas

17

3.6.2 Distribución granulométrica

Para conocer la proporción de cada material que tiene un suelo se realizan

análisis granulométricos, utilizando la vía seca para partículas de tamaños

superiores a 0,075 mm, y la granulometría por sedimentación mediante el

hidrómetro (vía húmeda) para tamaños iguales o inferiores a 0,075 mm. Los

primeros se llevan a cabo tomando una muestra representativa del suelo,

secándola y disgregando en seco el conjunto de partículas.

A esta muestra se la hace pasar por un conjunto de tamices (cuyos tamaños

suelen ir disminuyendo en progresión geométrica de razón 2) agitando el

conjunto. Después se pesa lo retenido en cada tamiz, con lo que, conocido

el peso inicial de la muestra, se determina el porcentaje de material, que

pasa por un tamiz de diámetro menor que el anterior.

CUADRO N° 02

CURVAS GRANULOMETRICAS, PARA LA IDENTIFICACIÓN DE SUELOS

FUENTE: MECANICA DE SUELOS BERRY (1993)

18

3.7.1 Introducción

Los depósitos sedimentarios se forman por la acción de los procesos

geomorfológicos y climáticos, destacando el medio de transporte y la

meteorización. Los distintos medios de sedimentación originan una serie

de depósitos cuyas características geotécnicas están relacionadas con las

condiciones de formación de estos sedimentos. Así, la clasificación de los

materiales, granulometría, forma y tamaño, dependen del medio de

transporte. Conociendo los factores geomorfológicos y climáticos, es

posible prever la disposición y geometría del depósito, propiedades físicas

y otros aspectos de interés en ingeniería geológica. Con estos objetivos

se describen los siguientes tipos de depósitos, de la zona de estudio,

construcción de presa, específicamente en el embalse de las aguas, en

función de sus relaciones geológico-geotécnicas más características:

Depósitos coluviales.

Depósitos aluviales.

3.7.2 Depósitos Coluviales

Son materiales transportados por gravedad, la acción del hielo-deshielo y,

principalmente, por el agua. Su origen es local, producto de la alteración

in situ de las rocas y posterior transporte como derrubios de ladera o

depósitos de solifluxión. Frecuentemente están asociados a masas

inestables. Su composición depende de la roca de la que proceden,

estando formados por fragmentos angulares y heterométricos,

generalmente de tamaño grueso, englobados en una matriz limo arcillosa.

Su espesor suele ser escaso, aunque puede ser muy variable. Estos

depósitos se encuentran ubicados en las laderas, donde será el

emplazamiento de la presa de tierra.

Tienen una gran importancia geotécnica cuando se trata de masas

inestables. La resistencia de estos materiales es baja, sobre todo en la

zona de contacto con el sustrato rocoso, y cuando se desarrollan altas

presiones intersticiales como consecuencia de lluvias Intensas. La

19

identificación de estos materiales es fundamental en cualquier estudio

geológico-geotécnico,. y por tanto constituye una prioridad en las

investigaciones in situ. Su presencia, a priori, puede suponer un problema

geotécnico. En la figura correspondiente se observa las estratos de estos

depósitos muy claramente.

3.7.3 Depósitos Aluviales

Son materiales transportados y depositados por el agua. Su tamaño varía

desde la arcilla hasta las gravas gruesas, cantos y bloques. Las facies

más gruesas presentan bordes redondeados. Se distribuyen en forma

estratiforme, con cierta clasificación, variando mucho su densidad. Están

muy desarrollados en los climas templados, ocupando cauces y valles

fluviales, llanuras y abanicos aluviales, terrazas y paleocauces.

Son suelos muy anisotrópicos en su distribución, con propiedades

geotécnicas altamente variables, estrechamente relacionadas con la

granulometría. Su continuidad es irregular, pudiendo tener altos

contenidos en materia orgánica en determinados medios. La

permeabilidad depende de la granulometría. Generalmente presentan un

nivel freático alto. La investigación geotécnica precisa de un elevado

numero de reconocimientos dada su heterogeneidad y materiales para la

construcción, sobre todo como áridos. Estos depósitos se encuentran en

las partes bajas, es decir en el cauce del río Vilcallami tal como se

muestra en la figura.

3.8 CARACTERIZACION DE MACIZOS ROCOSOS

3.8.1 Parámetros de clasificación

Conforme se ha visto en el campo, los afloramientos, en la zona de

embalse o donde se emplazara la presa, las propiedades y características

de los materiales rocosos, así como las masas rocosas, precisan ser

cuantificados para su aplicación en las características de los macizos.

En este parte del estudio, serán discutidos los parámetros que permiten

estas cuantificaciones. Para determinar las características geomecánicas,

20

la estabilidad de taludes de los macizos rocosos, serán precisamente

más detallados.

3.8.2 Investigaciones Preliminares

Ciertamente algunos datos de campo pueden ser aún hacerse necesarios

y deberán ser debidamente levantados como un número mínimo de

puntos de sondaje. Mapeo de afloramientos y verificación de las formas

estructurales que se pueda determinar en un trabajo de campo expedido.

Al obtener estos elementos y verificada la variabilidad económica de

ejecución existirá la necesidad de un detallamiento, de los parámetros de

caracterización.

En otro enfoque, la caracterización del macizo puede eventualmente ser

decidida con los trabajos en ejecución. Sin embargo, no es un buen

procedimiento, para determinar, las características litológicas del macizo

puede incurrir en problemas de estabilidad, en función de su trazado, por

no haber considerado el padrón de las discontinuidades, y los estados de

tensión presentes en el macizo. En consecuencia, los problemas serán

mayores y de solución más cara, que los parámetros hubieran sido

considerados anteriormente.

Pero, de cualquier modo, los estudios de caracterización podrán

identificar tales problemas en tiempo de prevenirlos, de tal forma que la

solución a ser empleada todavía sea prevista con alguna anticipación.

Las mismas consideraciones se aplican para un proyecto como esta

teniéndose presente aquello que es especifico de su naturaleza.

Concluyendo, la caracterización debe ser hecha antes de definición del

trazado y eventualmente (o casi siempre), ajustada durante la ejecución

de la obra. Los parámetros serán combinados, para su aplicación, en

función del particular modelo a ser adoptado para la caracterización. Así

serán descritos individualmente, independientes del uso que será hecho

posteriormente.

21

3.8.3 Parámetros de Caracterización

Parámetros Geológicos

a. Tipos litológicos

b. Modelos estructurales del Macizo

c. Parámetros asociados a las Discontinuidades de los macizos

d. Condiciones y presencia de agua subterránea

e. RQD – Rock Quality Designation

Rocas Ígneas

Plutónicas

Volcánicas o Eruptivas

Los varios tipos litológicos de los macizos rocosos, la caracterización del

macizo es ponderada en función del particular método de caracterización

utilizado. Algunos métodos no consideran el tipo litológico y sí sus propiedades

o características asociadas solamente.

3.8.4 Modelos estructurales de los macizos

Los modelos estructurales del macizo están ampliamente descritos en geología

estructural y; las varias clasificaciones que los utilizan, explicita o

implícitamente, les atribuyen ponderaciones o les asocian datos de proyectos

particulares en cada caso.

3.8.5 Parámetros asociados a las discontinuidades de los macizos

3.8.5.1 Orientación de las discontinuidades

El control de las discontinuidades es definida geométricamente por 330, 25.

Como ya fue visto, la proyección estereográfica es una poderosa

herramienta para determinación de las principales familias de juntas, así

como sus orientaciones y buzamientos. Se hizo a través de programas de

computadora utilizando el paquete de DIPS para Windows que realizan

todas estas determinaciones, proporcionando los principales sistemas de

juntas y hasta identificando bloques potencialmente inestables en una

excavación.

22

Figura 2.-PROYECCIÓN POLAR

3.8.5.2 Obtención de datos de orientación y buzamiento

Su levantamiento, como fue citado, es hecho con el uso de brújulas

especiales para geotecnia (Clarck).

Lámina 4.-Se observa en esta figura, las orientaciones como rumbo y

buzamiento claramente.

23

3.8.5.4 Espaciamiento

El espaciamiento de los sistemas de juntas o discontinuidades es muy

importante en la definición de la calidad de la roca; es así que se ha

realizado los trabajos, en el campo con wincha, en que el espaciamiento

define la roca en cuanto a su estado de fracturamiento.

Es entendido como la distancia perpendicular a la dirección de las juntas.

El espaciamiento define:

Tamaños de bloques en roca fracturada.

Influye en la forma de ruptura del macizo.

Tiene fuerte influencia en la permeabilidad del macizo y en las

características de infiltración de agua.

3.8.5.5 Obtención de datos de Espaciamiento

Utilizándose la brújula y el clinómetro, además una wincha en milímetros

con tres metros del longitud como mínimo, En el de campo determino el

espaciamiento entre discontinuidades visibles en una fase expuesta de la

roca, La medida debe ser entendiéndose la cinta de forma que intercepte

las discontinuidades en ángulo recto. Si no deberá ser hecha la corrección.

La fase muestreada tendrá un mínimo de diez veces el espaciamiento

medio estimado y las distancias deben ser leídas con precisión de 5%. Con

el uso de la brújula será determinado el ángulo entre la cinta y las trazas

de los sistemas de juntas en la fase.

El espaciamiento modelo será calculado por la ecuación:

Donde: Dm. Es la distancia (modal) más observada.

24

Cuadro N° 03

Espaciamiento Medio de las Discontinuidades

Clase RSR RMR

1. Muy fracturada

2. Fracturada

3. Moderadamente

fracturada

4. Moderadamente en

bloques

5. En bloques y maciza

6. Maciza.

2”(51mm)

2”-6”(51-152mm)

6”-12”(152-305mm)

1’-2’(305-610mm)

2’-4’(0.6-1.2m)

4’(1.2m)

60 mm

60-200 mm

200 mm

600 mm

0.6-2 m

2m

RSR – Rock Structure Rating (Wickham. Tiedemann, Skinner)

RMR – Rock Mass Rating (Bieniawski)

Cuadro N° 04.

Medidas del espaciamiento de juntas en afloramientos de roca.

Descripción Espaciamiento

Extremadamente cerrado

Muy cerrado

Cerrado

Moderadamente espaciado

Espaciado

Muy espaciado

Extremamente espaciado

20 mm

20-60 mm

60-200 mm

200-600 mm

600-2000 mm

2000-6000 mm

6000 mm

3.9 CARACTERIZACION LITOLÓGICA

La identificación del tipo litológico ,es importante principalmente en las

fases iniciales de un proyecto , en virtud de la información implícita que

puede ofrecer ; una clasificación de rocas para aplicación en ingeniería

25

debe ser basada en las clasificaciones petrográficas utilizadas en la

geología pero mas simple y objetiva .

3.10 CARATERIZACION DE LAS DISCONTINUIDADES

En los macizos rocosos es común la ocurrencia de números tipos de

superficie de discontinuidades, donde pueden ocurrir variaciones bruscas

en las propiedades físicas de los macizos.

Estas superficies se distinguen no solo por su origen y evolución ,si no

también por su dimensiones, localización, propiedades mecánicas

frecuentes,etc.

3.10.1 Persistencia

Es básicamente la extensión con que una discontinuidad se manifiesta. Será

caracteriza por el trazo de la discontinuidades en un plano que la intercepta, y

cuando es obtenida en tres direcciones definirá el área de la discontinuidad.

La persistencia puede ser una característica de las familias de juntas, teniendo

una familia mayor persistencia que otra. Su conocimiento, asociado a las otras

características de los sistemas de discontinuidades puede ser determinante en

problemas de estabilidad en roca. Imagínese por ejemplo, el caso de planos

de discontinuidades de gran área, (persistentes) buzando desfavorablemente

en grandes taludes de , debajo de una represa de tierra .

3.10.2 Rugosidad

Generalmente la rugosidad de las paredes de una discontinuidad puede ser

caracterizada por un denteamiento (Ondulaciones de larga escala que están

intertrabadas y en contacto), causan dilataciones durante los deslizamientos

por cizallamiento, desde que sean tan grandes que puedan ser cizalladas

(ruptura de los dientes) y por una “aspereza” (Rugosidad de pequeña escala)

que tiende a ser eliminada durante los deslizamientos por cizallamiento; o al

contrario, si las paredes de las discontinuidades fueran de alta resistencia y/o

los niveles de tensiones fueran bajos, podría también ocurrir dilatación en esas

formas de pequeña escala.

La rugosidad de las paredes de las discontinuidades es potencialmente un

componente importante de su resistencia al cizallamiento, especialmente en el

26

caso, de formas sin deslizamientos y entre trabadas, por ejemplo en juntas no

rellenadas. La importancia de la rugosidad disminuye con la abertura o con la

espesura de un relleno presente. Disminuirá también con el grado de aumento

de algún dislocamiento ocurrido anteriormente.

3.10.3 Abertura

Es la distancia perpendicular que separa las paredes adyacentes de una

discontinuidad abierta, en la cual el espacio intermedio contiene aire o agua.

La abertura es también definida a partir de la anchura de una discontinuidad

cerrada.

Grandes aberturas pueden ser resultantes de desplazamientos por

cizallamiento de discontinuidades que tengan apreciable rugosidad de gran

escala, de tensiones de tracción y de dislocaciones.

La influencia de las aberturas será más sensiblemente verificada en la

permeabilidad de los macizos.

3.10.4 Infiltración de agua

Es resultante básicamente de la porosidad secundaria de los macizos, esto es

del flujo de agua que percola a través de las discontinuidades. En el caso de

ciertas rocas sedimentarias la porosidad primario puede ser bastante

significativa toda vez que una proporción considerable de infiltración total se

dará a través de los poros.

El grado de infiltración dependerá groseramente del gradiente hidráulico y de la

principal dirección de permeabilidad, siendo función primeramente del flujo

laminar del agua (altas velocidades a través de discontinuidades resultaran en

disipaciones crecientes debido a la turbulencia).

La previsión de los niveles de agua subterránea, Caminos de percolación y

presiones del agua aproximadas, pueden muchas veces prevenir problemas de

estabilidad de construcción.

3.10.5 Número de Familias

27

Tanto el comportamiento mecánico como la apariencia del macizo rocoso serán

determinados por el número de familias que se interceptan unas a las otras. El

comportamiento del macizo será particularmente afectado cuando el número de

familias determina tal extensión, que el macizo rocoso pueda deformarse sin

comprometer con la ruptura de la roca intacta. En el caso de la estabilidad de

túneles, tres o más sistemas generalmente constituirán una estructura

tridimensional de bloques teniendo considerablemente más grados de libertad

para la deformación que un macizo con menos de tres sistemas.

3.11 ASPECTOS HIDROLOGICOS

3.11.1 Precipitación.

Para saber, el volumen que embalsara, las aguas pluviales, la presa del río

Vilcallami, es muy necesario tener lo datos estadísticos de las precipitaciones

pluviales de la región, controladas por SENAMHI.

El régimen anual de lluvias en el ámbito local de proyecto como regional es

relativamente variable, según la clasificación de Thornthwaite es de tipo

climático B(o,i,p) C , lluvioso y frío, con periodos extremadamente secos

durante el invierno, otoño y primavera. En cuanto a la distribución espacial de

precipitaciones, esta supeditada a factores como: circulación regional de

masas de aire, efecto termo regulador del lago Titicaca, aspectos orográficos,

ubicación geográfica, etc. Sin embargo la presencia de nubosidad y apocas

de alta pluviosidad esta relacionado ala estación de verano con elevación de

temperatura y humedad.

3.11.2 Estaciones metereorológicas de referencia

La evaluación climatológica y meteorológica se determino a partir de

registros de información histórica de dos estaciones meteorológicas de

SENAMHI: Ilave, Juli, Chilligua, de un periodo de observación de 41 años

(1964-2005).En el cuadro Nª 07 se observa las estaciones meteorológicas muy

próximas a la construcción de presa de tierra Vilcallami.

3.11.3 Parámetros climáticos considerados

28

Se analizo datos medios mensuales y anuales de las principales variables

climáticas.

3.11.3.1 Sumario de parámetros climáticos locales

Estación meteorológica Juli- periodo 1964-2005

3.11.4 Datos de precipitación de tres estaciones meteorológicas

CUADRO N° 05

Est.

Meteor.Chilligua Ilave Juli

SET. 19 36 33

OCT. 27 35 42

NOV. 43 58 70

DIC. 90 88 112

ENE. 159 456 182

FEB 126 137 169

MAR. 102 109 142

ABR. 28 46 55

MAY. 8 11 15

JUN. 3 7 6

JUL. 3 4 4

AGO. 9 14 14

ANUAL 617 701 845

Fuente SENAMHI 1996-Periodo. 1964-2005. (mm)

3.11.5 Temperatura

El área de Vilcallami esta a una altitud de 3950 m snm (cota de referencia)

presenta un tipo climático frígido. La temperatura mínima presenta una

marcada variación según estaciones, durante el invierno desciende hasta a

-3,9 grados y en verano, se mantiene con valores de 4 grados, la variación

térmica entre la máxima y la mínima para los meses de Julio es de 17 grados

.

3.11.6 Cálculo de evapotranspiración

29

Con la finalidad de evaluar las perdidas de agua por avapotranspiracion en

ciclo hidrológico anual y su influencia en el balance hídrico, se cuantifico a

partir de los datos evaporÍmetro de la estación meteorológica de Juli e Ilave

m el conocimiento de este componente, asociado con el aporte proveniente

de precipitaciones permite conocer las disponibilidad hídrica para la zona de

Vilcallami, además constituye un parámetro importante en el estudio de la

economía de agua en represas expuestos a evaporación natural, siendo un

elemento de gran influencia en el ecológico de una determinada zona . En

consecuencia la evapotranspiracion tiene una aplicaron importante en el

balance hídrico de cuencas en términos de evapotranspiracion potencial,

este parámetro, significa la máxima evapotranspiracion posible que puede

ocurrir en condiciones favorables, cuando el suelo esta dotado de agua y

cubierto por una vegetación densa y uniforme de poca altura. El cálculo de

evapotranspiracion potencial para la zona de Vilcallami fue cuantificado a

partir de registros de tanques de evaporación tipo “A” ,para la cual se aplico

la siguiente expresión.

ETP= Evapotranspiracion potencial diaria (mm/dia)

Q = factor de correlación de tanque

Et = evaporación medida en el tanque (mm/dia)

El factor de correlación (q) para el tanque clase “A” , depende de valores

medios diarios de humedad relativa del aire , velocidad del viento en km/día.

CUADRO N° 06

DATOS DE AVAPORIMETROS DE LAS ESTACIONES METEOROLOGICAS DE

JULI E ILAVE

Tanque de evaporación TIPO “A” en mm/dia)

Est.

Met.

SET. OCT. NOV DIC. ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL AGO.

ILAVE 147,5 174,1 142,7 161,3 140,5 121,0 126,4 121,7 118,5 107,1 112,8 133,5

JULI 176,5 208,5 207,0 192,6 162,3 147,8 142,1 128,9 138,0 147,5 164.7 162,8

Fuente: SENAMHI

30

CUADRO N° 07

CALCULO DE EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL APARTIR DE DATOS

DE EVAPORIMETRO DE TANQUE”A”

SET. OCT. NOV. DIC ENE. FEB MAR. ABR. MAY JUN JUL. AGO.

ET. Tanque “A” 147,5 174,1 142,7 161,3 140,5 121,5 126,4 121,7 118,2 107,1 112,8 133,5

q 0,7 0,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7 O,7

ETPmmm/mes 103,25 121,87 121,94 112,93 98,35 84,7 88,48 85,19 82,74 74,97 78,96 93,45

ET : Evapotranspiracion tanque “A” “q”: Factor de ajuste tanque “A”

CUADRO N° 08

SUMARIO DE ETP CALCULADOS POR DIFERENTES MEDOTODOS

Met.Aplicados SET. OCT. NOV. DIC ENE. FEB MAR. ABR. MAY JUN JUL. AGO.

Evap.T. “A” 147,5 174,1 142,7 161,3 140,5 121,5 126,4 121,7 118,2 107,1 112,8 133,5

Func.T. “A”mm 103,3 123,9 121,9 112,9 98,35 84,7 88,48 85,19 82,74 74,97 78,96 93,45

Tham W 103,25 121,87 121,94 112,93 98,35 84,7 88,48 85,19 82,74 74,97 78,96 93,45

Total por año: Evap. Tanque “A” 1638,3

3.11.7 Análisis de datos de evapotranspiración potencial (ETP)

Según los métodos aplicados , la amplitud de variación de ETP , presenta

valores máximos en los meses de septiembre a Enero y los valores mínimos

en los meses de Junio a Julio correspondiente al época seca.

3.11.8 Balance hídrico

Con propósito de comprender el efecto de embalse, de las aguas del río

Vilcallami sobre el caudal ecológico de la cuenca del río Vilcallami, se realizó

el balance hídrico, para la zona de proyecto, cuantificando sobre los elementos

de precipitación y evapotranspiracion potencial ETP, observándose que en el

periodo de Enero a Abril se producen los mayores excedentes de agua de

escorrentías, los cuales se pierden sin obtener beneficio alguno para la

economiza de las poblaciones asentadas en la zona de Juli, especialmente en

centro poblado de Molino, mas provocan inundaciones y desastres en las

zonas bajas, es importante destacar que durante la temporada de precipitación

los acuíferos locales y regionales reciben las mayores recargas, el excedente

31

de agua de periodo de referencia, es materia de aprovechamiento y

almacenamiento para ser regulado durante la temporada de estiaje de mayo

a noviembre por medio de la construcción de presa de tierra Vilcallami . En

los meses siguientes de Mayo a Agosto la evapotranspiracion real es superior

a la precipitación. Durante este periodo las reservas almacenadas son

utilizadas para mantener el equilibrio ecológica del medio, en tanto que las

caudales máximos de periodos de precipitación desminuyen hasta alcanzar el

caudal mínimo de base, de Septiembre a Noviembre se caracteriza una época

de déficit de agua en todo el altiplano o periodo de seca, imposibilitando el

desarrollo de cualquier tipo de flora nativa en la zona. Las pocas

precipitaciones aisladas que tienden a presentarse en este periodo, no

restituyen las perdidas, de este modo la construcción de presa de tierra

Vilcallami, por sus características técnicas constituye un proyecto de

regulación de los recursos hídricos de la cuenca del río Vilcallami, como

también tendrá un impacto positivo sobre los ecosistemas locales, contribuirá

en la dimensión de los riesgos por inundación de las zonas bajas del río

Vilcallami y mejorara las condiciones de recarga de sistemas de acuíferos

locales.

CUADRO N° 09

BALANCE HIDRICO PARA LA ZONA DE PRESA DE TIERRA VILCALLAMI

METODO DE THORNTHWAITE

X SET OCT. NOV. DIC ENE FEB. MAR ABR. MAY JUN JUL AGO

ETP (MM) 42,66 52,94 57,81 61,15 59,87 51,83 55,03 48,49 37,5 28,03 25,36 34,69

P(mm) 36,2 34,77 58,36 87,53 256,8 137,39 108,79 45,9 10,6 7,24 4,29 13,99

P-

ETP(MM)

-6,46 -18,17 0,55 26,38 96,93 85,56 53,76 -2,59 -26,9 -20,79 -21,07 -20,7

Ar.(mm) 0 0 0,55 26,93 100,O 100,0 100,0 97,41 70,51 49,72 28,65 7,9

Exed.(mm) 0 0 0 0 23,86 85,56 53,76 0 0 0 0 0

Déficit(mm) 6,46 18,17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Esc.(mm) 0 0 0 0 11,93 48,75 51,26 25,63 12,82 6,41 3,2 1,6

C.M.U- -0,15 -0,34 0,01 0,43 1,61 1,65 0,97 -0,05 -0,72 -0,74 -0,83 -0,6

Fuente: Estudio 2006

32

ETP : Evapotranspiracion potencial.

P : Precipitación.

P-ETP : Variación de reserva.

Ar : capa de almacenamiento.

ETR : Evapotranspiracion.

C.M.U. : Coeficiente mensual de humedad.

3.12 ASPECTOS HIDROGEOLOGICOS.

Con la finalidad de tener conocimiento sobre el comportamiento de aguas

subterráneas, en la zona de influencia del embalse, se caracterizó tendencias

de flujo, como aspectos hidrodinámicos predominantes en las condiciones

naturales sin proyecto relacionando con las formaciones geológicas que

afloran en la zona del proyecto, afín de que la información obtenida preemita

establecer una línea base de monitoreo de circulación de las aguas

subterráneas durante etapa de operación de la presa de tierra Vilcallami.

3.12.1 Recarga de aguas subterráneas.

El régimen de recarga de las aguas subterráneas en la subcuenca de aguas

del río Vilcallami es de carácter estacional supeditado a época de

precipitación marcadamente lluvioso y favorecidas por la calidad de textura

de los materiales existentes en este medio donde serán el embalse del a

presa ,así mismo las condiciones morfológicas facilitan la infiltración de

mayor cantidad de agua por la menor velocidad de escorrentía después de

una tormenta típica del altiplano. Regionalmente el flujo de las aguas

subterráneas es controlado, por aspectos morfoestructurales y

litoestratigráficas, las cuales han determinado dos medios de circulación, en la

parte superficial se presenta sedimentos no consolidados, es decir el material

cuaternario, compuesto por gravas, arenas, limos y arcillas (cuaternario-

aluvial) de un espesor no mayor de 15 metros .

33

CAPITULO IV

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

4.1 DISEÑO DE PRESA DE TIERRA

El sitio de emplazamiento del embalse de las aguas pluviales del río

Vilcallami , será el correspondiente diseño de presa ( compactado con rodillo,

será retirado los materiales orgánicos y materiales permeables como grava,

arena y limos para luego ser reemplazado con materiales impermeables como

en este caso las arcillas, en las taludes de embalse, el eje del aliviadero

prácticamente, coincide con el río y aproximadamente perpendicular a las

curvas en el ámbito de la laderas del cauce del río, posibilitando que el santo

de descarga del aliviadero que significa un caudal de gran magnitud, se

acondicione y encauce mejor en lecho del río.

El resultado y el análisis de los materiales, como por ejemplo, de la

caracterización de los macizos rocosos oran en el mismo embalse, tiene un

RQR mayores de 60, el factor de seguridad para las taludes de afloramientos

rocosos, que estará por debajo del paredes del embalse, tiene un factor de

seguridad de 6,8. , los materiales coluviales y aluviales son materiales

permeables por ser grava y arenas en su gran porcentaje.

4.2 ALTURA Y LONGITUD DE CORONACION DE LA PRESA

Habiéndose determinado el volumen de almacenamiento del embalse de las

aguas pluviales, que es de 2 200,000.00, m3 de la curva “área volumen “se

tiene que la cota del nivel de aguas máximas normales (NAMO) es 4150.23

msnm.

El tránsito de la avenida de diseño 10,000 años produce una laminación de

2,60m para un ancho o longitud de aliviadero de 70m. en consecuencia , el

nivel de aguas máximas extraordinarias (NAME) es de 4154,60 msnm. El

cálculo del bordo del libre o distancia vertical entre la coronación y el nivel de

aguas máximas extraordinarias , es decir el nivel del embalse cuando el

vertedor trabaja a su máxima capacidad da como resultado 1,50m es decir ,

34

el nivel de coronación es la cota 4156,10 msnm y si la cimentación esta en la

cota 4126.00 msnm entonces la altura de la presa es 30.10m.

Resumiendo se tiene las siguientes valores:

Nivel de aguas mínimo (NAMI) 4151.00 msnm,

Nivel de aguas máximo ordinario (NAMO) 4150.23 msnm.

Nivel de aguas máximo extraordinario (NAME) 4154,60 msnm

Bordo libre 1,60

Elevación de la coronación 4156,00 msnm

Elevación del cauce del río 4130.00m msnm

Altura de presa 30.10

Volumen útil del embalse 1 460,000.00m3

Volumen muerto (sedimentos) 733,333.00 m3

Volumen total del embalse 2 200,000.00m3

Longitud de coronación 140,10m

4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE PRESA

El diseño de una presa, en este caso de gravedad de tierra consiste en

verificar una doble función, ser estable y ser resistente, ambas en función de

las distintas solicitaciones a que se halla sometida, siendo las principales el

empuje del agua, el peso propio, la subpresión y el efecto de los sismos.

Embalse vacío con actuación única del peso propio. Embalse lleno con

actuación simultanea de peso propio, empuje hidrostático y subpresión.

CUADRO N° 10

FACTORES DE SEGURIDAD:

CONDICION SIN EFECTO SISMICO

A=0,0g

Volteo deslizamiento

CON EFECTO SISMICO

A=0,2g

Volteo deslizamiento

EMBALSE VACIO

EMBALSE LLENO

6,4

2,5

13,5

3,2

3,4

1,4

2,5

1,5

Fuente: Elaboración propia

35

Normalmente se considera que tratándose del coeficiente de seguridad al

deslizamiento , se aceptan valores de 1,5 y 1,2 para cargas normales y

accidentales respectivamente y para el vuelco , que la resultante caiga del

tercio central de la base de apoyo como ya sea expresado , los resultados

obtenidos están dentro de estas requerimientos , por consiguiente se opta por :

Parámetro de aguas arriba : S=0,2

Parámetro aguas abajo : S= 0,9

4.4 DISEÑO DE ALIVIADERO

El aliviadero tiene las mismas características que la sección de la presa , el

perfil es un típico Creager-Scimeni:

X(m) Y(m)

0 0

0,25 0,021

0,50 0,077

1,0 0,277

1,50 0,587

2,00 1,00

2,48 1,489

4.5 IDENTIFICACIÓN DEL SITIO DE PRESA

Asumiendo que se conoce el tipo de aprovechamiento que se requiere

determinar el sitio mas adecuado para la ubicación del a presa, esta debe estar

localizada en un lugar que presente una garganta o estreches en el cause del

rió y que edemas tenga el vaso adecuado como para almacenar la cantidad de

agua deseada, se debe de considerar el área que esta inundada, en el caso

que afecte a terceros, vías de comunicación (accesibilidad), distancia al sitio de

aprovechamiento.

36

La ubicación preliminar se debe hacer en una Carta Geográfica, teniendo

necesariamente que hacerse un rendimiento en el campote la garganta y del

vaso seleccionado.

4.6 MEDIDAS DE TRATAMIENTO Y CONTROL

Se indica algunas alternativas para la ejecución de obras de ingeniera que

servirán para la reducción de los efectos de los peligros geológicos, los

mismos que se describen a continuación.

4.7 CONTROL DE EROSIÓN DE LADERAS

Para el control de erosión de laderas principalmente en ambas márgenes de

las quebradas, se debe tener en cuenta las siguientes obras de ingeniería.

Las construcciones de canales de infiltración, o zanjas de coronación de 40

centímetros de ancho y debe construirse paralelo a nivel de pendiente, el cual

servirá para:

Disminuir la fuerza del agua de lluvia que corre por las laderas .

Disminuir la erosión de las laderas, además mejorara el crecimiento

de los pastos naturales existentes en la zona.

La distancia entre canal y canal depende dela pendiente del terreno es

menor , distancia que puede ser mayor, pero se recomienda una

distancia mínima de 5 metros entre canales .

Los comuneros deben cambiar periódicamente el ganado de un lugar

a otro para evitar el sobre pastoreo y desgaste del terreno y su

posterior erosiona, en los posible evitar el deshierbo de plantas nativas

existentes, es decir no eliminar la protección natural del suelo .

Reforestar con plantas como árboles, que se arrastren y reproduzcan

rápidamente, para que se forme una barrera que fortalezca el suelo.

En conclusión la vegetación es muy importante, para controlar la

erosión, cuando estos son susceptibles a la erosión; la existencia de

una cubierta vegetal tiene dos ventajas.

37

Incrementa la capacidad de almacenamiento de agua del suelo su tasa

de infiltración, produciéndose una reducción del volumen y velocidad

de la escorrentía reduciéndose la intensidad de los procesos erosivos.

Aumenta la resistencia y la estabilidad del suelo en el que se

desarrolla y protege la superficie ante la acción antro pica del hombre

cuando transita por las laderas.

4.8 TRATAMIENTO Y CONTROL DE DESLIZAMIENTOS

Debido al gran volumen de material deslizado y la alta pendiente se debe

implantar técnicas como:

4.9 MONITOREO EN EL DESPLAZAMIENTO.

Esta actividad puede llevarse acabo instalando puntos de control sobre el

deslizamiento, midiéndole el desplazamiento relativo en función del espacio y

el tiempo.

Para este monitoreo debe utilizarse de GPS diferencial, para ello se requiere

ubicar con bastante precisión la posición de puntos conocidos en el terreno.

El GPS permite monitorear frecuentemente la posición de los puntos en el

terreno y de este modo determinar si se desplazan a que velocidad lo hacen.

Monitoreo de condicionantes de deslizamientos: el caso de lluvia excesiva. Se

recomienda monitorear permanentemente la cantidad de lluvia que cae en la

región y definir el valor umbral en que empiezan a ocurrir los deslizamientos,

debe medirse la lluvia con pluviómetro y la lluvia horaria con pluviógrafos.

38

CAPITULO V

ASPECTOS AMBIENTALES

5.1 IMPACTOS AMBIENTALES

Los aspectos a considerar en el presente proyecto, en una investigación de

línea base son diversos y en algunos casos complejos. La importancia de

unos y otros variará en función de las características del proyecto de la

construcción de presa de tierra Vilcallami y el medio donde se desarrollará.

Por ejemplo no será lo mismo desarrollar un proyecto de presa en una árida

y remota región que hacerlo en un entorno lleno de bosques, lagos, y vida

en general. De cualquier manera, aun las regiones más áridas del planeta

albergan vida, y en algunos casos pueden constituir ecosistemas únicos. El

que un geólogo o un ingeniero no sean capaces de reconocer dichos

hábitats no significa que no existan, de ahí que resulte vital contar con otros

profesionales, por ejemplo, botánicos, zoólogos, para la realización de la

EIA.

En términos generales, los siguientes son los parámetros que deberá cubrir

la investigación de línea base:

Paisaje; en términos de importancia relativa, por ejemplo, zonas de

reconocida belleza, tengan o no la categoría de reserva, parque

nacional o regional. En estos últimos casos resulta obvio que la zona

tendrá un nivel de protección a través de la legislación vigente que

prohibirá o restringirá las actividades mineras.

Hábitat; entendiendo este término como "territorio que presenta unas

condiciones ambientales determinadas y que está habitado por un

conjunto de seres vivos para los que tales condiciones son las

adecuadas".

Suelos; se deberá contar con una adecuada caracterización de éstos,

que permita prever los problemas que puedan derivarse de la

disolución de algunos sustancias contaminantes.

39

Flora; aquí debemos disponer de un catálogo florístico (listado de

plantas), poniendo especial énfasis en aquellas plantas que reciben

una especial protección por estar en peligro de extinción.

Fauna; tratamiento del tema equivalente al de la flora.

Geoquímica de la zona; deberemos conocer las características

químicas del medio, poniendo especial énfasis en los suelos.

Rocas; la investigación geológica previa generará sin duda

abundantes mapas, sin embargo en este apartado deberemos prestar

especial atención a la facturación (fallas redes de diaclasas), con

vistas a evaluar las posibles infiltraciones de soluciones.

Aguas de superficie y subterráneas; aquí hay que determinar una

serie de parámetros:

Extensión y morfología de cuenca de drenaje (área de la

cual una corriente y sus tributarios reciben agua).

Las características químicas de los cursos de superficie

y lagos.

Las características químicas de las aguas subterráneas.

Las variaciones estaciónales del nivel freático.

La productividad de los pozos de agua.

Usos del suelo; agricultura, ganadería, usos recreacionales, cercanía

al proyecto en estudio.

Ciencia y cultura; zonas de interés geológico, paleontológico,

arqueológico, antropológico.

5.2 DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES

POTENCIALES Y MEDIDAS CORRECTORAS

Por definición todo construcción de una obras civil , causará un severo

impacto en una zona. Una vez completada la línea base, la EIA debe incluir

un listado de los impactos ambientales que podría generar el proyecto, y por

40

supuesto, deberá incluir además un listado de las medidas correctoras que

se adoptarán:

Impacto visual; a menudo la visión de una obra y sus instalaciones

es el único contacto que tiene la gente con la actividad, de las

operaciones de la obra, deberá dejar claro cual será la extensión de

dicho impacto y las medidas correctoras que se adoptarán.

Manejo de las aguas; otro de los puntos esenciales del informe,

deberá contemplar los siguientes aspectos:

 Control de escorrentías y procesos erosivos.

 Capacidad de almacenamiento de agua para las actividades

de riego. Y para el uso de agua potable.

 Minimización del impacto causado por la extracción de aguas

subterráneas.

 Prevención de fenómenos de contaminación de las aguas

subterráneas y superficiales.

Flora y fauna; por definición las actividades de ejecución, operación

y mantenimiento, impactarán negativamente en la flora y fauna. La

presencia humana, maquinaria, movimiento de vehículos, o ruido. El

informe deberá evaluar dichos impactos y explicar las medidas

correctoras.

Ruido; el ruido puede provocar en la etapa de ejecución de la obra ,

tendrán impactos negativos ,afectará a la fauna , puesto que la fauna

existente en la zona trata de huir a otra zona .

El ruido durante el día aproximadamente es:

 Durante el día: 45 dB

Vibraciones - estabilidad del terreno; El movimiento de tierras, y el

grado de compactación con maquinarias pesadas, originaran

vibraciones, que afectará negativamente la flora y fauna, puesto que

41

desestabilizara el suelo, en algunos casos, originara pequeños

deslizamientos, la voladura de rocas puede inducir vibraciones

inaceptables en éstos. A este problema debemos agregar el de las

ondas de choque generadas por las explosiones.

Polvo y otras emisiones a la atmósfera; el polvo puede ser un

problema serio en la etapa de construcción, en esta caso la zona no

esta habitado, entonces afectará a la vegetación. Si las hojas se

recubren de polvo disminuye la capacidad de fotosíntesis de la planta.

Por otra parte, la obstrucción de los estomas (poros en las hojas)

impedirá la absorción de CO2.

Tráfico; el movimiento de camiones y otros vehículos causa

trastornos en las comunidades locales, generando ruidos, perdida de

seguridad vial, y problemas con el mantenimiento de las carreteras. El

informe deberá incluir los siguientes puntos:

 Tipo y volumen de tráfico antes de la ejecución de la obra.

 Identificación de las rutas a utilizar y tipo de vehículos que

circularán por ellas.

Evaluación del impacto ocasionado por el aumento de

maquinarias pesadas

 Proyecto de mantenimiento de las rutas.

Manejo de riesgos; a pesar de todas las precauciones que se

puedan tomar, siempre existirá la posibilidad de accidentes

(e.g., vertido incontrolado a un río). El informe deberá incluir un

listado de aquellos riesgos y detallar los planes de contingencia

para tratar con los mismos si ocurriera un accidente.

 Un plan para el vertido controlado de otros desechos, por

ejemplo, aguas de alcantarillas, desechos orgánicos, materiales

de construcción, etc.

42

Impacto social y económico; la construcción de presa Vilcallami

tiene un carácter económico que puede incidir de manera importante

en las comunidades locales. El informe deberá incluir los siguientes

puntos:

 Una estimación del valor de la producción.

 Movimiento de personas hacia las comunidades locales.

 Estimación de los dineros que se gastarán en las

comunidades locales.

 Infraestructuras adicionales que serán requeridas, por

ejemplo, tendido de red de tuberías para el riego,

 Impacto en el estilo de vida de las comunidades locales.

 Impacto en las actividades locales de agricultura y/o

ganadería.

Una herramienta para preveer los impactos potenciales lo constituye el

método de las matrices, el que permite relacionar de una manera visual

simple, las acciones de un proyecto con los componentes ambientales.

5.3 REHABILITACIÓN Y USO FINAL DEL TERRENO

La rehabilitación es un aspecto integral de las construcciones e incorpora

dos elementos básicos:

El plan de uso final del terreno.

El plan de rehabilitación progresiva.

 5.3.1 Uso final del terreno

Existe una diversidad de usos finales posibles para un terreno que ha sido

sujeto , como en este caso, la construcción de presa, que las aguas

pluviales que genera una humedad relativa que favorecerá a la flora Estos

incluyen:

43

Retorno a las condiciones iniciales: naturaleza pura o actividades

agrícola-ganaderas, según haya sido el caso.

Usos industriales.

Lagos o lagunas artificiales para uso recreativo, como en este caso

podría ser para la crianza de truchas .

En el primer caso existen dos variantes. Si la zona no presentaba

actividades agrícolas, entonces el fin último será reconstruir el ecosistema

original. En la segunda opción el terreno deberá quedar apto para sostener

actividades agrícolas, no siendo necesario que éstas sean idénticas a las

originales.

 5.3.2 Plan de rehabilitación progresiva

Este deberá describir, por lo menos de manera conceptual, los trabajos de

rehabilitación que se llevarán a cabo , durante y después de la

construcción de la obra, para el presente estudio ,el plan deberá incluir los

siguientes puntos :

Revegetación de las plantas, en las laderas de la obra con árboles,

esto a su vez para evitar los deslizamientos.

Diversidad de especies.

productividad de los terrenos agrícolas rehabilitados en forma de

andenes.

Angulo final de pendiente de los taludes, de los alrededores de la

construcción.

44

CONCLUSIONES

1.- La naturaleza de las rocas volcánicas de la zona del presente proyecto,

garantizan la estabilidad para la construcción segura de una presa de tierra.

2.- Los deslizamientos se producen por la desestabilización de masas, esta

desestabilización es por que los cortes y taludes tienen pendientes

inestables, asimismo ocurren por desestabilización de estratos poco

resistentes al corte.

3.- Las formas de control y tratamiento de los movimientos en masa deben

ser carácter preventivo, por lo tanto se deben proyectar pocos cortes de gran

magnitud.

4.- Una vez ejecutada la construcción, el corte debe dejarse los taludes con

pendientes estables previo análisis de los materiales litológicos para

determinar las pendientes de reposo.

5.- Para las zonas donde se desarrollan gran movimiento de tierras se

recomienda practicar la protección de gradas 4x4 metros y una ves

recompuesto el talud revegetar el mismo con plantas nativas.

6.- Para el control de impactos ambientales, se debe forestar las laderas para

de esta manera evitar la desertificación, aprovechar la humedad de las aguas

en el embalse.

7.- Una vez que el proyecto este en operación, se aprovechara las aguas del

río Vilcallami, de esta manera el recurso mas preciado se utilizará

adecuadamente para el riego, también se evitara las inundaciones en las

partes bajas en tiempos lluviosos.

8.- La eliminación de cobertura vegetal de importancia ecológica en el área

del proyecto es mínima, existiendo la posibilidad de que esta se incremente

con la disponibilidad de recurso hídrico.

9.- La posibilidad de instalar jaulas para la crianza de truchas en el área de

inundación del proyecto tendría un efecto positivo al incrementar los ingresos

económicos de los pobladores.

45

BIBLIOGRAFÍA

1) BELOUSOV. Geología Estructural. Editorial MIR. Moscú. 305

Pág.,1974.

2) BERRY, P Mecánica de suelos. Editado por Santa Fe Bogotá

Colombia .624 Pág., 1993

3) BOWLES Joseph Propiedades geofísicas de los suelos. Bogotá

Colombia.151Pág., 1982.

4) Bartolomé de las Casas. Colegio Universitario Andino. Cuzco. Perú.

192 Pág.

5) CANTER, Larry W. Manual de Evaluación de Impacto Ambiental –

Técnicas para la Elaboración de Estudios de Impacto. Editorial Mc Graw

Hill. Ediciones D’VINNI Ltda.. 841 Pág., 1999.

6) CONESA – VITORA Guía Metodológica para la Evaluación del

Impacto Ambiental. Editorial Mundi-Prensa. Impreso en España. 412

pág., 1997.

7) DÁVILA BURGA, J Diccionario Geológico. Talleres Gráficos Full

Graphic. Lima. 846 pág.1995.

8) FERNADO Rodríguez, Diseño de paredes moldeadas en presas de

tierra. Vol. 18

9) GORSHKOV-YAKUSHOVA Geología General. Editorial MIR. Moscú.

624 pág., 1970.

10) MANUEL Delgado V. Ingeniería en cimentaciones ; fundamentos e

introducción al análisis geotécnico. Editorial Escuela colombiana de

Ingeniería. 624 pág., 1970.

11) HUANG, Walter Petrología. Editorial UTEHA. México. 1ra. Edición en

español. 567 Pág., 1991.

12) INSTITUTO TECNOLÓGICO GEOMINERO DE ESPAÑA Manual de

Restauración de Terrenos y Evaluación de Impactos Ambientales en

Minería. Editada por Rivadeneyra S.A. 3ra. Edición. Madrid. España. 332

pág., 1996.

46