Cálculos para roturas de Presas (Fuente Ministerio Medio Ambiente)

FORMA Y DIMENSIONES DE LA BRECHA. TIEMPOS DE ROTURA
El modo de rotura y la forma y evolución de la brecha dependen del tipo de presa, siendo la hipótesis más común que en las presas de hormigón o mampostería la rotura es prácticamente instantánea, y total o parcial. Usualmente total en las presas bóvedas y parcial por bloques en las presas de gravedad o contrafuertes. En cambio en las presas de materiales sueltos la rotura es progresiva en el tiempo y con evolución desde formas geométricas iniciales hasta la práctica totalidad de la presa.

En la actualidad existen diversos modelos que simulan el fenómeno de formación y progresión de la brecha, siendo el más empleado el modelo de la progresión lineal, en el que se contemplan diversos parámetros geométricos y temporales, recomendándose que en principio se adopten los siguientes modos de rotura y parámetros:
a) Presas bóveda
· Tiempo de rotura: 5 a 10 minutos (instantánea).
· Forma de rotura: Completa, siguiendo la forma de la cerrada, admitiéndose la geometrizacion a trapecial.
b) Presas de gravedad y contrafuertes
· Tiempo de rotura: 10 a 15 minutos (instantánea).
· Forma de rotura: Rectangular.
- Profundidad de la brecha: hasta el contacto con el cauce en el pie.
- Ancho: el mayor de los dos valores siguientes:
· 1/3 de la longitud de coronación.
· 3 bloques de construcción.
c) Presas de materiales sueltos (V = volumen de embalse, h = altura de presa)
Tiempo de rotura:
T (horas) = 4,8 · V0,5 (Hm3) / h (m). En caso que la aplicación de la expresión anterior conduzca a un resultado superior a 5 horas, el tiempo de rotura deberá ser evaluado con especial detenimiento.
Forma de rotura: Trapecial.
- Profundidad de la brecha: hasta el contacto con el cauce en el pie.
- Ancho medio de la brecha: b (m) = 20 (V (Hm3) - h (m)) 0,25
- Taludes: 1:1 (H:V).
Sin embargo, en los casos en que existan dudas sobre la clasificación final puede ser conveniente realizar un análisis de sensibilidad de los parámetros señalados, siendo el juicio ingenieril el que adopte la formulación más adecuada. En general, la forma geométrica de la brecha es el parámetro menos importante, siendo el ancho final de la brecha y el tiempo de rotura los que pueden dar lugar a variaciones más significativas.

DATOS BASICOS PARA EL ESTUDIO DE LA PROPAGACION DE LA
ONDA DE AVENIDA
Características geométricas del cauce agua abajo
En general, la geometría del valle agua abajo de la presa se obtendrá de la topografía existente, realizándose únicamente reconocimientos topográficos en los casos en que sea estrictamente necesario, obteniéndose secciones transversales en los sitios más relevantes para el estudio de la propagación de la onda y para la evaluación de los daños potenciales.
Las características geométricas del cauce se establecerán a partir de su topografía, viniendo ésta caracterizada por su escala y equidistancia entre curvas de nivel.
Desde el punto de vista hidráulico, de avance de la onda, se considerará que la morfología general del cauce es sensiblemente constante en el tiempo, por lo que a este respecto serán válidas las topografías existentes independientemente de su fecha de realización. No ocurre obviamente lo mismo desde los puntos de vista de la evaluación de daños y de características de elementos singulares (puentes y azudes, por ejemplo).
La topografía, existente u obtenida expresamente para la clasificación, estará realizada por restitución con apoyo de campo a partir de fotografía aérea. En ningún caso se considerarán válidas las restituciones expeditas (sin apoyo de campo). Por contra sí se considerará válida la definición geométrica mediante la obtención de perfiles (longitudinal y transversales) por topografía clásica siempre y cuando se hayan seguido para su realización las normas establecidas por el Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente.
El criterio orientativo de validez que se adopta se basa en exigir que todos los perfiles utilizados en el análisis vengan definidos por un mínimo de tres curvas de nivel (2 equidistancias), lo que se traduce en los valores reflejados en el cuadro II-2.

Rugosidad
El coeficiente de rugosidad se obtendrá generalmente de forma empírica con base en los datos bibliográficos y con inspección visual de los tramos, como por ejemplo el método propuesto por el U.S.S.C.S. o los valores proporcionados por Ven Te Chow. Si existen datos de propagación reales de avenidas podrá realizarse una calibración, aunque hay que tener en cuenta la variación de la rugosidad con niveles mayores de inundación.
También será conveniente el conocimiento de los valores adoptados en otros casos de simulación de roturas. En general se recomienda adoptar posiciones conservadoras aumentando los valores empleados tradicionalmente en la propagación de avenidas naturales.

Obstrucciones en el cauce y fenómenos locales
A partir del análisis de la geometría del valle y de la visita del terreno se localizarán las obras singulares que por su importancia pudieran producir obstrucciones significativas en el cauce o dar lugar a fenómenos hidráulicos de naturaleza local que pudieran incidir de manera muy importante en la propagación de la onda. Tal es el caso de terraplenes de infraestructuras viarias y de puentes. En cada caso se analizarán estas circunstancias y en general se considerará que estas estructuras rompen cuando el nivel de las aguas alcance la cota superior del tablero o la cota de coronación del terraplén, esto es, cuando se empiece a producir vertido sobre ellos.
Únicamente se considerará significativa la incidencia de la obstrucción en la onda cuando simultáneamente se presenten las dos circunstancias siguientes:
- Representa una obstrucción importante, que, expresada como relación de superficies obstruidas y total del cauce atravesado, es superior al 20 % .
- Su obstrucción crea un embalse temporal de magnitud relativa importante, que, respecto al volumen de la onda de rotura de la presa, representa más del 5 % .
Caso de no producirse alguna de estas circunstancias, podrá establecerse, en general, el régimen hidráulico sin considerar su existencia

ESTIMACION DE RIESGOS AGUAS ABAJO
La cartografía de las zonas de inundación potencial debe reflejar el estado actual de ocupación, principalmente en lo referente a viviendas, estructuras habitadas y servicios esenciales. En los casos en que estén aprobados planes de urbanismo u otras figuras de planeamiento debe tenerse en cuenta su existencia a afectos de prever el estado futuro de ocupación. Las afecciones y daños potenciales serán función de las variables hidráulicas obtenidas con la modelación hidráulica de la propagación de la onda de rotura teniendo que evaluar, en general, los efectos del calado y la velocidad. Para ello se emplearán como ayuda al juicio ingenieril relaciones empíricas entre productos del calado y la velocidad y afecciones, o curvas como las mostradas en las Fig. II.1 y II.2 en las que se indican los límites de afección a vidas, en núcleos urbanos y viviendas o en campo abierto, según los valores de los calados y velocidades.
En estas figuras se divide el plano calado-velocidad, entendida esta como velocidad media, en tres zonas que corresponden a las situaciones de no afección, afección y a un área intermedia de indefinición, en la que la valoración de la afección es función del caso concreto, a evaluar por aplicación del juicio ingenieril.
http://www.mma.es/secciones/acm/aguas_continent_zonas_asoc/seguridad_presas/gest_seguridad/pdf/clasificacion_presas.pdf