Recomendación de criterios de diseño de ataguías con enrocado de protección en la construcción de bocatomas en ríos de montaña

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo general recomendar criterios de diseño de ataguías con enrocado de protección en obras de desvío ubicadas en ríos de montaña para reducir el riesgo de falla de estas obras. Para lograr dicho objetivo se inició con la definición de conceptos como ríos de montaña, bocatomas, obras de desvío y ataguías a fin de comprender la relación entre estos términos dentro de un proyecto de bocatoma y su importancia en el contexto peruano. Seguidamente se analizó los criterios de diseño de obras de desvío de acuerdo con la buena práctica de la ingeniería mediante el análisis de la literatura existente. Luego, se realizó el estudio de casos analizando los criterios de diseño utilizados en tres proyectos existentes de obras de desvío, dos nacionales y uno internacional. Estos casos fueron presentados con el fin de describir las características específicas de diseño de obras de desvío que aportan al conjunto de criterios recomendados. Sumado a lo anterior, se realizó una entrevista a tres ingenieros sobre su experiencia en proyectos de ataguías con enrocado para desvío de río y los criterios que adoptaron. En base al análisis de criterios hallados en la revisión bibliográfica y en el estudio de casos de proyectos existentes, se determinó los criterios de diseño recomendados para evitar los distintos tipos de falla (falla hidrológica por desborde, fallas del tipo constructivo y fallas geotécnicas por estabilidad o drenaje, entre otras) los cuales involucran los criterios hidrológicos, hidráulicos, geotécnicos, constructivos y de selección de la mejor alternativa. Fueron aplicados todos los criterios recomendados en un caso específico de diseño de obras de desvío con ataguías ubicado en la cuenca alta del Río Huallaga, denominado Bocatoma Huallaga Alto. Como resultado de esta aplicación se diseñó una ataguía para un periodo de retorno de 10 años y se ha sustentado su factibilidad económica con una evaluación que incluye los costos por el riesgo ante la falla de la ataguía, así como los valores asociados al diseño llevado a cabo siguiendo los criterios recomendados. Finalmente, de los resultados del caso aplicativo, se confirmó que con la aplicación de los criterios de diseño recomendados se evaluó y redujo los riesgos de falla y daños asociados.

The general objective of this research is to recommend design criteria for cofferdams with protective rockfill in diversion works located in mountain rivers to reduce the risk of failure of these works. To achieve this objective, it was started with the definition of concepts such as mountain rivers, intakes, diversion works, and cofferdams to understand the relationship between these terms within an intake project and their importance in the Peruvian context. Next, the design criteria for diversion works were analyzed with good engineering practice through the analysis of the existing literature. Then, the case study was carried out analyzing the design criteria used in three existing diversion works projects, two national and one international. These were presented to describe the specific design features of diversion works that could contribute to the set of recommended criteria. In addition, three interviews were conducted with civil engineers to know their experience and design criteria for cofferdams with protective rockfill. Based on the analysis of criteria found in the bibliographic review and the case study of the existing project, the recommended design criteria were determined to avoid the different types of failure (hydrological failure due to overflow, construction-type failures, and geotechnical failures due to stability or drainage, among others) which involve hydrological, hydraulic, geotechnical, construction criteria, and the selection of the best alternative. The recommended criteria were applied in a design case of diversion works with cofferdams located in the upper basin of the Huallaga River, called Bocatoma Huallaga Alto., the different recommended criteria were executed to evaluate the different types of failures (hydrological failure due to overflow, constructive failures, and geotechnical failures due to stability or drainage, among others). As a result of this application, a cofferdam was designed associated with a return period of 10 years, and its economic feasibility has been supported through an evaluation that includes the costs due to the risk of cofferdam failure as well as the values associated with the design carried out following the recommended criteria. Finally, from the results of the application case, it was confirmed that with the application of the recommended criteria, the risks of failure and associated damage can be evaluated and reduced.