Dams and overtopping: a polyhedral relationship

This paper discusses the different elements playing a role in causes and consequences of dam overtopping: the river basin, the reservoir, the dam and the spillway, the riverbed and the territory downstream of the reservoir. The risk is presented as the key concept linking all these elements, causes and consequences of the dam overtopping. The perspective of the different stakeholders is also considered, especially that of the dam owner, who is responsible for making a decision about what to do if a dam overtopping problem arises. The different attitudes of the dam owner are mainly characterized by the definition of the damage adopted when considering the risk as a basis for an informed decision taking. The social and economical risk are defined as characteristic of the extreme opposite positions, considering only damage to others, casualties and environmental damage (social risk), or considering only the cost for the dam owner, including cost in compensation for casualties and environmental damage, (economical risk). The legalist position is also considered, of the dam owner that seeks to comply with the regulations, irrespective of the risk except in the countries where risk considerations are already part of the legal framework for decision-making. Three key questions that the dam owner must answer to solve an overtopping problem are analyzed: a) Do I really have a problem? b) What different ways can I solve my overtopping problem; and, c) How do I choose the best solution for me? Finally, an ideal process for solving an overtopping problem on a rational and informed way is proposed, including the perspective and position of the particular dam owner. The general process should be adapted for every particular case in order to be feasible in practice and as efficient as possible

Los aliviaderos tipo laberinto. Un nuevo enfoque para su cálculo hidráulico

At present, The Poiythencic University of Madr id, the CEDEX and JESÚS GRANELL ingenieros Consultores Company are carrying out an investigation project on labyrinth spillways. As a part of this project, it is proposed a new method for the hydraulic calculation of this type of spillways, which is based on the main facts occurred: the obliquity of the diagonal faces of the weir referred to the direction of the flow upstream in the approximation, and the nappe interference. The method is going to be improved a nd validated by physical a nd numerical modelling as a pa rt of the investigation project. However, the comparison of its preliminary results with other methods, and also with some physical models available provides encouraging results

Análisis de filtración en presas con cimientos yesíferos

El emplazamiento de presas en España es cada vez más restringido y las características geológicas y geotécnicas del cimiento no siempre tan favorables como se desearía. En el caso de cimientos yesíferos, es necesario proyectar una sección tipo de presa que limite, dentro de valores aceptables, el proceso de disolución del cimiento. El objetivo es modelizar el proceso de disolución del cimiento debido a la filtración, determinando el correspondiente cambio de permeabilidad de éste y el consiguiente aumento de los caudales de filtración. Para ello se ha desarrollado un programa en Visual Basic (denominado DISOLUCION2D) que realiza un cálculo iterativo en el tiempo, a partir de los resultados del programa comercial SEEP2D, de cálculo de redes de filtración mediante elementos finitos. Se han realizado ensayos, para comprobar la validez de las formulaciones. Se han calculado modelos presa-cimiento con distintos diseños de presa y características del cimiento (porcentaje de material soluble, profundidad y espesor de la capa yesífera, permeabilidades iniciales, ...) para concluir qué factores son determinantes

Aliviaderos tipo laberinto y en tecla de piano

Las conferencias presentadas durante la Jornada Técnica sobre Avances en investigación aplicada en seguridad hidráulica de presas organizada por el Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX y la Universidad Politécnica de Madrid el mes de junio de 2013 versan sobre la mejora de la seguridad hidráulica de las presas, una materia de especial importancia en nuestro país (habida cuenta del elevado número de infraestructuras de regulación en servicio y de su antigüedad media) y constituye una tarea en la que tanto el CEDEX como la Universidad Politécnica de Madrid han trabajado activamente en los últimos años. El Departamento de presas de la ETSICCP, el Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX el Centro Internacional de Modelación Numérica (CIMNE), la empresa VEMSA y la compañía de ingeniería JESÚS GRANELL Ingenieros Consultores viene acometiendo un proyecto de investigación en materia de vertederos tipo laberinto. El objetivo principal de la investigación es la obtención de conocimientos y herramientas que permitan un diseño razonado de este tipo de estructuras hidráulicas. Además, se estudian otros efectos en su comportamiento, como son las condiciones hidráulicas de aproximación a la embocadura. La investigación se basa en el ensayo hidráulico en modelos físicos complementado por modelos numéricos mediante aplicaciones de última generación. Descripción del proceso de diseño y construcción del modelo

Estudio de la rotura de presas de material granular grueso uniforme no cohesivo sin elemento impermeable. Fase de inicio.

Se presentan los resultados obtenidos mediante modelación física de la rotura de presas de escollera por sobrevertido, los trabajos se enmarcan en el proyecto de investigación del Plan Nacional de I + D 2007/2011 denominado XPRES. Los ensayos en modelo físico han servido p a ra evaluar el papel de una serie de parámetros como la altura de presa H, el talud aguas abajo N, y el diámetro medio de la escollera D50. El material utilizado en estos ensayos tiene las características de un material granular grueso uniforme no cohesivo. En este proyecto participan de forma coordinada la UPM el CEDEX y el CIMNE

Análisis del comportamiento de las presas de escollera ante un vertido por coronación.

El objetivo del estudio es caracterizar el inicio y proceso de rotura de las presas de escollera debido a un sobrevertido y desarrollar un sistema informático para su análisis y seguimiento. El inicio y proceso de rotura se está caracterizando mediante la realización de ensayos en modelo físico a diversas escalas. El método de cálculo se basa en la combinación de métodos avanzados de elementos finitos y de partículas utilizando una formulación lagrangiana para modelar tanto la cinemática de las partículas del fluido como la deformación de la estructura. La validación del método se hará comparando sus resultados con los del análisis experimental de modelos de presas a escala de distinto tamaño. El nuevo método de cálculo permitirá analizar con detalle el estado tensodeformacional de la presa y su posible rotura bajo la acción del flujo de agua durante un sobrevertido teniendo en cuenta la no linealidad geométrica y mecánica de la estructura, así como efectos acoplados de interacción fluido-estructura. El método de cálculo propuesto será una herramienta de gran utilidad para evaluar con precisión la estabilidad y, por tanto, la seguridad de una presa de escollera en situación de avenida extraordinaria que origine un sobrevertido

Design and construction of the Barriga Dam spillway through an improved wedge-shaped block technology

The Barriga Dam (Burgos, Spain) is a unique case study because its trapezoid spillway is located on the dam body and is composed of wedge-shaped concrete blocks (WSB) that include certain relevant improvements. This note summarizes the main features of the studies, the key aspects of the final design of the WSB and their placement on the dam, and important details of the spillway design. The design team concluded the study by showing the suitability of this enhanced technology for application to small dams and ponds in the short term, even with unit flows above 5 m2/s

Metodología de análisis del comportamiento de presas de escollera frente a un sobrevertido.

Con el objetivo de llegar a un mejor conocimiento del principio del proceso de rotura de las presas de material suelto y obtener una herramienta que permita un análisis más riguroso de este fenómeno, se está desarrollando el proyecto XPRES financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia [XPRES 2007-2010]. El proyecto consta de una parte experimental, llevada a cabo por CEDEX y UPM conjuntamente, y de una parte numérica, desarrollada en el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE). En el presente trabajo se quiere presentar lo que CIMNE está realizando para crear una herramienta de cálculo para el análisis del comportamiento de una presa de escollera durante un sobrevertido, que, por su incidencia en la seguridad de la presa y su entorno, merece un tratamiento más preciso. La nueva metodología permite analizar con detalle el estado de tensión y deformación de la presa y su posible rotura parcial, o catastrófica, bajo la acción del flujo de agua y combina métodos de elementos finitos avanzados con métodos de partículas

Dam seepage analysis based on artificial neural networks: the hysteresis phenomenon

Seepage flow measurement is an important behavior indicator when providing information about dam performance. The main objective of this study is to analyze seepage by means of an artificial neural network model. The model is trained and validated with data measured at a case study. The dam behavior towards different water level changes is reproduced by the model and a hysteresis phenomenon detected and studied. Artificial neural network models are shown to be a powerful tool for predicting and understanding seepage phenomenon

Avances en investigación aplicada mediante modelación física y numérica en el diseño de la ingeniería de presas

En la actualidad, y en todo el mundo, hay en desarrollo un muy importante número de proyectos de obras hidráulicas de diversa naturaleza (presas, canales, desaladoras, tanques de tormentas, centrales hidroeléctricas, obras de saneamiento, etc.), donde España es, en muchas ocasiones, el marco de referencia. En este artículo, se presentan algunas de las principales investigaciones en curso en el campo de la modelación física y numérica de la ingeniería de presas, con el objetivo de mejorar el conocimiento de los fenómenos hidráulicos que intervienen en su gestión y desarrollar nuevas herramientas de diseño que permitan dar solución a problemas hidráulicos complejos