ANEXO N° 6
Memoria de Cálculo Volumen y Curva de Embalse
Junio 2011
COMPAÑÍA MINERA CERRO NEGRO
Código Proyecto: GTS-PY10021
Nombre Proyecto: Ingeniería de Detalles Canal de Contorno
Código Documento: GTS-PY10021-MC-201 Nombre Documento: Memoria de Cálculo Volumen de Embalse y Curva de
Embalse
REGISTRO DE CONTROL DE EMISIÓN
Por Geotechnos:
Rev. Fecha Descripción Emitido por: Revisado por: Aprobado por:
A 03.01.2011 Coordinación Interna P. Rivera S. Pinos G. Torres
B 21.02.2011 Para comentarios del Cliente P. Rivera S. Pinos G. Torres
Aprobación del Cliente: Compañía Minera Cerro Negro
Jefe de Proyecto: Cristian Novoa
REVISIÓN DEL CLIENTE
APROBADO
APROBADO C/COMENTARIOS
CORREGIR Y REEMITIR
Fecha:
Sres. Compañía Minera Cerro Negro 21 feb. 11
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse i GTS-PY10021-MC-201
INGENIERÍA DE DETALLES CANAL DE CONTORNO
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse y Curva de Embalse
GEOTECHNOS, Ingeniería Geotécnica para Minería y Obras Civiles
www.geotechnos.cl
INDICE
1 INTRODUCCIÓN ______________________________________________________________________________ - 1 -
2 ANTECEDENTES _______________________________________________________________________________ - 1 -
3 METODOLOGÍA _______________________________________________________________________________ - 2 -
3.1 DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS BÁSICOS DE LA CUENCA ______________________________________________ - 2 -
3.2 DETERMINACIÓN DEL HIDROGRAMA UNITARIO SINTÉTICO _________________________________________________ - 2 -
3.3 DETERMINACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA _______________________________________________________ - 3 -
3.4 DETERMINACIÓN DE LOS VOLÚMENES DE CRECIDA PARA DISTINTOS PERÍODOS DE RETORNO. ___________________________ - 3 -
4 RESULTADOS _________________________________________________________________________________ - 4 -
4.1 HIDROGRAMAS POR PERÍODO DE RETORNO __________________________________________________________ - 4 -
4.2 RELACIÓN VOLUMEN – PERIODO DE RETORNO ________________________________________________________ - 6 -
5 RESUMEN ___________________________________________________________________________________ - 8 -
ANEXOS
Anexo I: Hoja de Cálculo GTS-PY10021-HC-202
Sres. Compañía Minera Cerro Negro 21 feb. 11
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse - 1 - GTS-PY10021-MC-201
GEOTECHNOS, Ingeniería Geotécnica para Minería y Obras Civiles
www.geotechnos.cl
INGENIERÍA DE DETALLES CANAL DE CONTORNO
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse y Curva de Embalse
1 INTRODUCCIÓN
Compañía Minera Cerro Negro ha solicitado a Geotechnos el desarrollo de los estudios, análisis y diseños para la
ingeniería de detalles de un canal de contorno, el cual tiene como objetivo desviar las aguas provenientes de
lluvias fuera de las áreas industriales y resguardar la seguridad de las instalaciones.
Como concepto, se ha establecido un Plan de Manejo Integral de aguas superficiales mediante la captación y
conducción de las escorrentías producidas en cada una de las cuencas convergentes a las operaciones. Esta
captación se hará a través de un canal perimetral, dividido en dos ramales principales, con pendientes diseñadas
para conducir las aguas y entregarlas aguas debajo de la operación, en el eje de la quebrada principal. Con el
objetivo de optimizar las obras y de mejorar el manejo de aguas, se ha conceptualizado el uso de un embalse de
regulación, en la cola de las operaciones, el que tendrá como objetivo, amortiguar la crecida mayor, y
descargarla a una tasa máxima controlada en los canales perimetrales. De esta forma se busca disminuir la
cantidad de obras asociadas a movimientos de tierra, principalmente excavaciones para materializar el canal.
En las siguientes secciones se presentan los cálculos relativos a la obtención del volumen de crecida para
distintos períodos de retorno en la cuenca C1 con el objeto de determinar el volumen de embalse necesario.
En anexo I se presentan las hojas de cálculo que complementan la presente memoria.
2 ANTECEDENTES
La Presente Memoria de Cálculo se ha preparado en base a los siguientes antecedentes
1. EA-PY09034-IT-001 Informe de Diseño Canal de Contorno. (Electroandes, 2009);
2. Declaración Impacto Ambiental Proyecto de Expansión Rajo Medialuna – Chiringo Comuna de Cabildo,
Provincia de Petorca, Región de Valparaíso, Septiembre 2008;
3. GTS-PY10021-MT-201_RevB. Informe Campaña de Terreno (Geotechnos, 2010);
4. Manual de Cálculo de Crecidas y Caudales Mínimos en Cuencas Sin Información Fluviométrica,
desarrollado por la Dirección General de Aguas del Ministerio de Obras Públicas (1995).
Sres. Compañía Minera Cerro Negro 21 feb. 11
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse - 2 - GTS-PY10021-MC-201
GEOTECHNOS, Ingeniería Geotécnica para Minería y Obras Civiles
www.geotechnos.cl
3 METODOLOGÍA
Para estimar el volumen de embalsamiento para distintos períodos de retorno, se utilizará el modelo para
Hidrograma Unitario Sintético Tipo Linsley, de acuerdo a las recomendaciones del Manual de Cálculo de Crecidas
y Caudales Mínimos en Cuencas sin Información Fluviométrica, desarrollado por la Dirección General de Aguas
del Ministerio de Obras Públicas (1995).
El método se basa en la determinación de parámetros básicos, definido para una precipitación efectiva de
duración igual a 0,18 veces al peak, y magnitud igual a 1 mm.
3.1 Determinación de los parámetros básicos de la cuenca
La V región está ubicada en la zonificación I, que permite definir los parámetros básicos de la siguiente forma:
! = 0,323 ∙ #$ ∙ $%&' (⁄ *+,,(( [ℎ.]
/ = 5,377 ∙ !+,0+1 [ℎ.]
2! = 144,141 ∙ !3+,456 7 8 9:: /;:(<
Dónde:
L: Longitud de la cuenca;
Lg: Longitud desde el centro de gravedad de la cuenca al punto de salida;
S: Pendiente media de la cuenca.
3.2 Determinación del Hidrograma Unitario Sintético
Establecidos los parámetros básicos, se procede a determinar el hidrograma unitario sintético, mediante el uso
del hidrograma adimensional, descrito en la tabla 3-1.
Una vez multiplicado los parámetros por los coeficientes presentados en la mencionada tabla se puede visualizar
el hidrograma específico.
No obstante lo anterior, el volumen unitario resultante, que representa el área bajo la curva, debe ser unitario,
de tal forma que si el valor obtenido no lo es, se deberá dividir el modelo resultante por el valor del volumen
obtenido.
Finalmente, mediante por el método de la superposición de hidrogramas, podemos obtener el hidrograma
representativo de la cuenca para distintos períodos de retorno.
Sres. Compañía Minera Cerro Negro 21 feb. 11
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse - 3 - GTS-PY10021-MC-201
GEOTECHNOS, Ingeniería Geotécnica para Minería y Obras Civiles
www.geotechnos.cl
Tabla 3-1.- Coeficiente de distribución para el Hidrograma Unitario Sintético
t/tp q/qp
- -
0,30 0,20
0,50 0,40
0,60 0,60
0,75 0,80
1,00 1,00
1,30 0,80
1,50 0,60
1,80 0,40
2,30 0,20
2,70 0,10
3.3 Determinación de la precipitación efectiva
La determinación de precipitación efectiva se hará mediante la aplicación del Método de la Curva Número,
maximizando los montos de precipitación efectiva al límite superior de la curva número, es decir CN = 98.
El monto de la precipitación efectiva se obtiene a partir de la siguiente relación:
=>? =(= − 0,2 ∙ &)((= + 0,8 ∙ &)
[::]
Donde, P es la precipitación media que cae en la cuenca y S corresponde a la retención potencial máxima que se
obtiene a base de la curva número seleccionada.
3.4 Determinación de los volúmenes de crecida para distintos períodos de retorno.
El volumen de la crecida se obtiene mediante la multiplicación directa de la precipitación obtenida por cada
hidrograma estimado y se pondera por el área de la cuenca, obteniendo de este modo la escorrentía directa.
Sres. Compañía Minera Cerro Negro 21 feb. 11
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse - 4 - GTS-PY10021-MC-201
GEOTECHNOS, Ingeniería Geotécnica para Minería y Obras Civiles
www.geotechnos.cl
4 RESULTADOS
4.1 Hidrogramas por Período de Retorno
A continuación se presentan los gráficos de escorrentía directa para distintos períodos de retorno:
Gráfico 4-1.- Avenida de diseño para T = 25 años, Qmax = 9,6 m3/s.
Gráfico 4-2.- Avenida de diseño para T = 50 años, Qmax = 12,2 m3/s.
-
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
- 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
Cau
dal
(m3/
s)
Duración (hr)
Estimación avenida de diseño para T=25
-
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
- 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
Cau
dal
(m3/
s)
Duración (hr)
Estimación avenida de diseño para T=50
Sres. Compañía Minera Cerro Negro 21 feb. 11
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse - 5 - GTS-PY10021-MC-201
GEOTECHNOS, Ingeniería Geotécnica para Minería y Obras Civiles
www.geotechnos.cl
Gráfico 4-3.- Avenida de diseño para T = 100 años, Qmax = 15,1 m3/s.
Gráfico 4-4.- Avenida de diseño para T = 250 años, Qmax = 19,1 m3/s.
-
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
- 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
Cau
dal
(m3/
s)
Duración (hr)
Estimación avenida de diseño para T=100
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
- 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
Cau
dal
(m3/
s)
Duración (hr)
Estimación avenida de diseño para T=250
Sres. Compañía Minera Cerro Negro 21 feb. 11
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse - 6 - GTS-PY10021-MC-201
GEOTECHNOS, Ingeniería Geotécnica para Minería y Obras Civiles
www.geotechnos.cl
Gráfico 4-5.- Avenida de diseño para T = 500 años, Qmax = 22,4 m3/s.
4.2 Relación Volumen – Periodo de Retorno
Una vez obtenidos los hidrogramas de crecidas para la cuenca en particular, se obtiene el siguiente gráfico, lo
que permite visualizar la variación en la necesidad de volumen de embalsamiento versus el período de retorno
de la lluvia de diseño.
Gráfico 4-6.- Relación Volumen – Período de Retorno.
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
- 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
Cau
dal
(m3/
s)
Duración (hr)
Estimación avenida de diseño para T=500
-
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
- 100 200 300 400 500 600
Vo
lum
en d
e C
reci
da
(m3)
Periodo de Retorno T (años)
Volumen - Período de Retorno
Sres. Compañía Minera Cerro Negro 21 feb. 11
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse - 7 - GTS-PY10021-MC-201
GEOTECHNOS, Ingeniería Geotécnica para Minería y Obras Civiles
www.geotechnos.cl
En la siguiente tabla se presenta los resultados del análisis de crecidas para diferentes períodos de retorno.
Tabla 4-1: Volumen de embalse para diferentes períodos de retorno.
T Vol
25 90.072
50 114.346
100 140.948
150 159.840
250 178.732
500 209.926
De acuerdo al análisis se determina que para un período de retorno de 150 años, se podrá embalsar un volumen
de 159.840 m3.
Sres. Compañía Minera Cerro Negro 21 feb. 11
Memoria de Cálculo Volumen de Embalse - 8 - GTS-PY10021-MC-201
GEOTECHNOS, Ingeniería Geotécnica para Minería y Obras Civiles
www.geotechnos.cl
5 RESUMEN
En la presente memoria se han presentado los cálculos relativos a la obtención del volumen de crecida para
distintos períodos de retorno en la cuenca C1 con el objeto de determinar el volumen de embalse necesario
para distintos períodos de retorno. De acuerdo al volumen establecido, se procederá al diseño de las obras
hidráulicas para el manejo de avenidas.
Atentamente,
GEOTECHNOS
Guillermo Torres
Ingeniero Civil / Geotécnico
Jefe de Proyecto
Patricio Rivera
Ingeniero Civil
Ingeniero de Proyecto
PR/GT/pr
\\MAIN\PROYECTOS\PY_010\EA-PY10021_COMPAÑÍA MINERA CERRO NEGRO_INGENIERÍA DE DETALLES CANAL DE CONTORNO\PROYECTO\2
DOCUMENTOS\GTS-PY10021-MC-201_VOLUMEN DE EMBALSE\REVB\GTS-PY10021-MC-201_VOLÚMEN DE EMBALSE_REVB.DOCX
ANEXO I
Hoja de Cálculo GTS-PY10021-HC-202