Este documento presenta el diseño de un sistema de captación de agua para riego que incluye un colchón disipador, enrocado de protección y control de filtración. Calcula la longitud y espesor del colchón disipador, la longitud y ancho del enrocado, y la longitud del control de filtración utilizando ecuaciones hidráulicas y datos de caudal, altura y ancho del sistema de captación. El diseño final incluye las cotas y dimensiones clave de los componentes para cumplir con los requisitos hidráulicos.

1. DISEÑO DEL COLCHON DISIPADOR
Y ENROCADO DE PROTECCION
PROYECTO: "MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE CAPTACION DE AGUA PARA RIEGO MAGDALENA DE CAO -
DISTRITO DE MAGDALENA DE CAO - ASCOPE - LA LIBERTAD"
UBICACION: MAGDALENA DE CAO - ASCOPE - LA LIBERTAD
A. DISEÑO DE LA LONGITUD DEL COLCHON DISIPADOR
Según el Anexo II, de Hidrologia y Drenaje, usando Bernoulli para la velocidad (V1) al pié de talud o barraje:
V1 = (2g x (r + H + hs - d1 + 0.9 x VH2/ 2g))1/2 (1)
Donde:
r= Dif. entre cota del terreno y del colchón disipador (0.5-1.0 m) 0.80 m (asumido)
g : Aceleracion de la gravedad 9.81 m/s2
H : Altura del barraje 1.90 m
hs : altura de lámina vertiente 0.95 m
d1 : tirante del río al pie del talud (m)
VH : velocidad en Ia cresta del barraje vertedero (m/s)
Asimismo, por la ecuacion de continuidad la Velocidad en la cresta del barraje (VH) es:
V1= Qv / (L x d1) (2) VH= Qv / (L x hs) (3)
Donde:
Qv= Caudal que fluye por el vertedero 153.337 m3/s (calculado Hcanales)
L : Ancho del vertedero o barraje 90.00 m (calculado)
VH= 153.337 / (90.00 x 0.95) = 1.793
VH= 1.793 m/s
De las expresiones (1) y (2) se obtiene una ecuacion donde la unica variable es el tirante d1. Luego de hacer
varias iteraciones de igualdad, el valor del tirante d1 resulta:
d1= 0.2029 m (d1 ≥ 0.10 m) (OK)
Habiendo calculado el tirante d1, nos apoyamos del H Canales para el calculo del tirante conjugado d2, y tambien
la longitud del Resalto hidraulico. Tenemos:
d2= 1.6094 m
Lr= 7.03 m (Lr ≤ Lc)
Para el calculo de la longitud del colchon disipador (Lc) empleamos las formulas:
Lc = (5 a 6) x (d2-d1) (4)
Lc = 6 x d1 (5) Lc = 4 x d2 (6)
En la formula (4), para el calculo asumiremos un coeficiente de 5.6, resultando:
Lc = 5.5 x (1.6094 - 0.2029) = 7.736 ≥ 7.03 (OK)
Lc = 6 x (0.2029) = 1.217
Lc = 4 x (1.6094) = 6.438
Por lo tanto, la longitud del colchon disipador es:
Lc = 7.736 ≥ 7.03 (OK)
Lc = 7.80 m

2. B. DISEÑO DEL ESPESOR DEL COLCHON DISIPADOR
Según el Anexo II, de Hidrologia y Drenaje, se recomienda un espesor e ≥ 0.90 m. Asi tenemos:
e ≥ 0.90 m
Asumimos:
e = 0.90 m
C. DISEÑO DE LA LONGITUD DEL ENROCADO DE PROTECCION (ESCOLLERA)
Segun la formula de Bling, la longitud (Ls) recomendada de la Escollera es:
1/2 (1.12 (q.Db / D1)1/2-1) (1)
Ls = 0.6 C D1
Donde:
C : Coeficiente de Bligh
D1: Altura del nivel de agua en el extremo aguas abajo del disipador y la cota de cresta del barraje (m)
q : Avenida de diseño por unidad de longitud del vertedero (m3/s/m).
Db: Altura desde la cota del extremo aguas abajo del disipador y la cota de cresta del barraje (m)
Ademas:
y : Desnivel entre lecho de rio y fondo de colchon (m)
d2: Tirante conjugado del resalto (m)
De la figura: D1 = P+y-d2 (2)
d2
P
Datos: Db = D1+d2-y (3)
P = 1.90 m q = Qv / b (4)
d2 = 1.6094 m Qv = 153.337 m3/s
y = 0.80 m (asumido) b = 90.00 m
Hallamos D1 y Db:
D1 = 1.90 + 0.80 - 1.6094 = 1.091
D1 = 1.10 m
Db = 1.091 + 1.6094 - 0.80 = 1.900
Db = 1.90 m
Segun el Anexo II, de Hidrologia y Drenaje, seleccionamos el coeficiente C:
C = 9 (para arena agruesa, gravas, arena)
Caudal unitario q:
q = 153.337/90 = 1.704
q = 1.704 m2/s
Reemplazando en la formula (1), obtenemos la longitud del enrocado con rip-rap aguas abajo del colchon:
Ls = 0.60 x 9 x (1.10)^1/2 x (1.12 x (1.704 x 1.90 / 1.10)^1/2 - 1) = 5.219
Ls = 5.20 m
D. DISEÑO DEL ANCHO DEL ENROCADO (ESCOLLERA)
Segun los barrajes fijo y movil, tenemos el ancho (Bo) del enrocado: Datos: Lbf = 90.00 m
Lbm = 5.00 m
Bo = Lbf + Lbm + E Esp = 0.50 m
Bo = 90.00 + 5.00 + 0.50 = 95.50
Bo = 95.50 m
y

3. E. DISEÑO DEL CONTROL DE FILTRACION (SOLADO O ZAMPEADO)
De acuerdo a nuestro Estudio de Suelos y Geotecnia se determinó que el coeficiente de permeabilidad del suelo
o terreno de fundacion es c = 10-5, significando ello que es un suelo muy permeable (Buen drenaje).
Tal como se indicó en el Anexo II: Hidrologia y Drenaje, se acostumbra a poner un "zampeado" aguas arriba del
vertedero, sobre todo cuando el suelo es permeable, con el fin de alargar el camino de percolación así como
dar mayor resistencia al deslizamiento y prevenir efectos de erosión, en especial en épocas de avenidas.
La longitud recomendada (Lz) por la experiencia, es tres veces la carga sobre la cresta. Esto es:
Lz = 3 x hs Donde: hs= 0.95 m
Lz = 3 x 0.95 = 2.850
Lz = 2.85 m
F. PREDIMENSIONAMIENTO FINAL DEL BARRAJE (AGUAS ARRIBA)
hs= 0.95
Cº Ciclopeo f'c=175 kg/cm2
P= 1.90
+ 70% P.G. Ø 0.80m
4.70
Fondo 1.85 2.85
de rio
0.80
5.00
1.0 4.20
0.25
0.80 1.05
G. PREDIMENSIONAMIENTO FINAL DEL BARRAJE (AGUAS ABAJO)
hs= 0.95 0.80
P= 1.90 y2 = 1.609
Fondo 1.60 5.20
de rio Cº Ciclopeo f'c=175 kg/cm2
+ 70% P.G. Ø 0.80m
y= 0.80 y1 = 0.203
0.80 0.90 5.00
C= 4.20 Enrocado con
3.30 1.20 7.80 P.G. Ø 0.80m
1.0
0.25
1.80 2.00 0.80