Adolfo Lopez Mateos 344n6z

PRESA PRESIDENTE ADOLFO LOPEZ MATEOS (EL HUMAYA) DISTRITO DE RIEGO DEL RIO CULIACAN

DESCRIPCION DE LA PRESA Con objeto de aprovechar en riego y generación de energía hidroeléctrica las aguas del río Humaya y controlar sus avenidas, se construyó la presa Presidente Adolfo López Mateos, que consiste esencialmente en una cortina del tipo de roca, provista en la margen derecha de una obra de toma y un vertedor de excedencias del tipo de abanico, cresta libre y cimacio de perfil Creager, localizado en el puerto La Chutama situado en la margen derecha. INFORMACION GENERAL Localización: A 32 km aproximadamente al norte de la Ciudad de Culiacán, en el sitio denominado El Varejonal, sobre el río Humaya, en el municipio, de Culiacán. Vías de comunicación: El camino de al sitio de la presa, parte del km 1451 de la carretera Guadalajara-Nogales y tiene un desarrollo de 26 km. También puede llegarse al sitio de la presa por avión, en virtud de contar con una pista de aterrizaje de 700 m de longitud. Propósito: Para riego de 126 100 ha., control de avenidas y otros usos secundarios. NOTA: El río Culiacán, cuyos dos principales afluentes son el Tamazula y el Humaya, sobre los que se localizan las presas "Sanalona" y "Presidente Adolfo López Mateos", respectivamente, forman un sistema combinado que permite regar una superficie de 186 100 ha. de los valles de Culiacán, Pericos y Guamúchil, de acuerdo con la siguiente distribución: Culiacán Pericos Guamúchil

96 000 ha. 46 000 ha. 44 100 ha.

Total:

186 100 ha.

Fechas de construcción: De 1957 a 1964 a contrato por la Compañía La Victoria y Asociados, S.A.

DATOS HIDROLOGICOS Río: Humaya.

Cuenca: Con una área de 10 972 km2, localizada en los Estados de Durango, Chihuahua y Sinaloa. Escurrimiento anual: Período: Datos observados de 1924 a 1966. Máximo: 3 446 millones de metros cúbicos. Mínimo: 603 millones de metros cúbicos. Promedio: 1 807 millones de metros cúbicos. Avenida máxima registrada: 8 340 m3/s, observada el 9 de diciembre de 1943. CARACTERISTICAS DEL ALMACENAMIENTO Area del embalse: 11,320 ha., a la elevación 176.00 m, cresta del vertedor. 12,800 ha., a la elevación 183.48 m, nivel de aguas máximas. Capacidades del vaso, en millones de m3: Total hasta la elevación 176.00 m, cresta del vertedor 3 160; azolves 135; útil 2 365; superalmacenamiento hasta la elevación 183.48 m, N.A.M.E. 784; capacidad de regularización 780; capacidad muerta 48. Actualmente se tiene un volumen estimado de 11 millones de metros cúbicos de azolves. DATOS GEOLOGICOS Geología regional: La obra se localiza sobre la vertiente del Pacífico de la Sierra Madre Occidental. En la región predominan rocas clásticas y de origen volcánico denominadas Formación Baucárit del Cenozoico Superior, que descansan sobre un antiguo relieve de erosión constituido por rocas metamórficas del tipo de pizarras sumamente plegadas. Todas estas formaciones se encuentran afalladas en forma de bloques con orientación general NW-SE representativos de la tectónica regional de la Sierra Madre Occidental. Geología de la boquilla: La boquilla es asimétrica, con la margen izquierda más parada que la derecha. Está constituida en su mayor parte por aglomerados de origen volcánico y conglomerados, pertenecientes a la Formación Baucárit que tienen un rumbo general oblicuo con respecto al eje del río y una componente de echado hacia la margen izquierda y hacia aguas arriba, del orden de 70o. En la margen izquierda, en su parte alta, se localiza un dique formado de un basalto intrusivo. En el resto de esa margen afloran los aglomerados de la Formación Baucárit que presentan una zona de alteración superficial con una profundidad variable entre 4 y 10 m. En la zona del cauce existe un relleno de aluvión de gravas y arenas con una profundidad máxima de 9 m, que descansan sobre la misma Formación Baucárit. En la margen derecha aflora únicamente la Formación Baucárit cubierta por una capa de alteración con espesor variable entre 5 y 8 m. Geología del vaso: La geología del vaso presenta condiciones muy similares a las descritas en la boquilla, predominando los aglomerados de la Formación Baucárit con intrusiones de tipo basáltico, cubiertos por una capa de alteración por intemperismo de espesores variables. En las partes bajas se observan depósitos de aluvión reciente

constituidos por gravas y arenas no consolidadas. Sismología regional: La obra se encuentra en la zona penesísmica del país. Los epifocos más cercanos registrados se localizan a unos 200 km hacia el NW y el SE, respectivamente, con intensidades registradas del orden de 5 según la escala de Richter. CORTINA Descripción:Tipo: de roca, con corazón impermeable central angosto y simétrico, protegido con materiales friccionantes formados por filtros de grava y arena y respaldos de roca, grava y arena, con chapas de enrocamiento para protección contra oleajes y erosión. En la sección máxima el corazón impermeable esta desplantado en la roca basal y los respaldos en los acarreos del río; la cortina consta de 4 zonas: Zona 1. Corazón impermeable formado con el producto de bancos localizados en ambas márgenes del río con distancias de 1.5 a 3.0 km del sitio de la cortina. Este material se compactó con 10 pasadas de rodillo pata de cabra, en capas de 20 cm de espesor. Zona 2. Filtros de grava y arena formados con el producto de las vegas del río localizadas en sitios próximos a la cortina. Este material se compactó con 4 pasadas de banda de tractor en capas de 30 cm de espesor y está colocado en ambos lados del corazón impermeable. Zona3. Respaldos permeables formados con el producto de la excavación de canteras y completado con grava y arena del río; colocado a volteo en capas de 1.5 m de espesor y se colocó en seguida de los filtros. Zona4. Chapas de enrocamiento formadas con el producto de excavación de canteras, colocado a volteo y con espesor de 3 m en el paramento exterior de aguas arriba y de 1.50 m aguas abajo; la chapa de roca en el talud de aguas arriba se suspendió a la elevación 114.00 m. Dimensiones: Altura total 105.50 m; altura sobre el lecho del río 97.50 m; longitud por la corona 765.00 m; anchura de la corona 10.00 m; anchura en la base 466.75m. Taludes exteriores: Aguas arriba: 1.75:1 desde la corona, elevación 186.50, hasta la elevación 176.00 2.2:1 desde la elevación 176.00 hasta la elevación 114.00 y 3:1 desde la elevación 114.00 hasta el desplante, elevación 89.00 ±. Aguas abajo: 1.75:1 desde la corona, elevación 186.50, hasta la elevación 176.00 2:1 desde la elevación 176.00 hasta la elevación 125.00 y 3:1 desde la elevación 125.00

. hasta el desplante, elevación 89.00 ±

Elevaciones: Del desplante de la cimentación 81.00 m; del fondo del cauce 89.00 m; de la corona 186.50 m. Bordo libre: De 3.02 m. Materiales: Propiedades mecánicas para el diseño de la cortina. IMPERMEABLE. Suelos arcillosos poco compresibles y compresibles, predominando los primeros; sus propiedades mecánicas medias son: Densidad de sólidos 2.69, límite líquido 45.1 por ciento, índice de plasticidad 26.3 por ciento, peso volumétrico seco, 1 720 kg/m3, correspondiéndole humedad óptima de 20 por ciento; la resistencia al esfuerzo cortante se determinó con pruebas de compresión triaxial empleando especímenes saturados, obteniéndose un valor de s = 0.55 kg/cm2 para prueba indrenada rápida y s = 0.45 + p tan de 16o para prueba drenada rápida. FILTRO. Grava bien graduada; su densidad media es de 2.60, su peso volumétrico seco de 2 000 kg/m3, la resistencia al esfuerzo cortante se estimó en s = p tan de 35o. PERMEABLES. Formados por grava y arena y roca; su densidad media de sólidos es de 2.26, su peso volumétrico seco se estimó en 1 500 kg/m3. La resistencia al esfuerzo cortante se estimó en s = p tan 40o. ROCA. Las chapas de roca fueron de formación riolítica y basáltica; su densidad de sólidos media de 2.26, su peso volumétrico seco se estimó en 1 500 kg/m3 y su resistencia al esfuerzo cortante en s = p tan 45o. Resultados del control de campo. IMPERMEABLE. Se controló por medio de calas, obteniéndose en gran promedio un peso volumétrico seco de 1 740 kg/m3, con humedad de 16.3 por ciento; se comparó con los resultados de la prueba Proctor que dieron en gran promedio un peso volumétrico seco de 1 760 kg/m3, y humedad óptima de 16.5 por ciento, correspondiendo una compactación de 98.8 por ciento. FILTROS. Se controló por medio de calas obteniéndose un peso volumétrico seco de 2 140 kg/m3 y se determinó su densidad relativa siendo en gran promedio ligeramente superior al 100 por ciento. Estabilidad de la sección: Se revisó empleando superficies de falla cilíndrica con aplicación del Método Sueco, obteniéndose un factor de seguridad mínimo de 1.63 para el talud de aguas arriba considerando vaciado rápido en condiciones finales. Tratamiento de la cimentación: Limpias: Dentro de las trazas del cuerpo de la cortina se hizo una limpia cuidadosa, removiendo la capa de suelo vegetal hasta descubrir en ambas márgenes la Formación Baucárit menos alterada; en la zona del cauce se efectuó

una limpia somera del orden de 1 m de profundidad, que quedó dentro de las arenas y gravas del aluvión del río. Trincheras: A lo largo del desplante del material impermeable de la cortina se excavó una trinchera de profundidad variable entre 9 y 3 m, que cortó en ambas márgenes la capa de alteración de la Formación Baucárit hasta quedar en su plantilla sobre la Formación Baucárit sana, compacta y el basalto más compacto de la margen izquierda. Dentellón: A lo largo de todo el eje de la cortina se excavó una cepa para dentellón de profundidad variable de 3 a 5 m, con el objeto de interceptar posibles zonas de fracturamiento en la plantilla de la trinchera. Esta se rellenó posteriormente de concreto simple, prolongándose el dentellón dentro del cuerpo de la cortina unos 2 m. Pantalla de inyecciones: En el eje de la cortina y apoyado sobre el dentellón de concreto se efectuó un inyectado de pantalla por medio de perforaciones de 50 m de profundidad y un espaciamiento variable entre 10 y 1.25 m. El inyectado se hizo por progresiones de 10, 30 y 50 m de profundidad con presiones de 20, 60 y 100 p.s.i. respectivamente. En general se observó un consumo total de unos 9 000 sacos de cemento en 8 700 m de perforación, con un consumo medio de 1.03 sacos por metro de perforación, sin haberse observado tomas de importancia. Tapete: Dentro de las trazas del material impermeable se efectuó un inyectado de tapete por medio de perforaciones de 5 m de profundidad en cuadrícula de 5 m, sin haberse observado tomas de importancia. Cubicación de materiales: Material impermeable 1 597 200 m3; material permeable 3 853 800 m3; grava y arena en filtros 1 274 400 m3; enrocamiento selecto 415 700 m3; volumen total: 7 141 100 m3. DIQUE DE LOS PATOS Descripción:Para formar el vaso, además de la cortina, fue necesario construir un dique de características semejantes a aquélla, en el puerto denominado Los Patos, situado a 3.5 km sobre la margen derecha de la boquilla, con una longitud de 170 m, altura de 42 m, 10 m de anchura en la corona y 150 m en la base. Cubicación de materiales: En la construcción del dique se empleó un 3 volumen total de 221 900 m : material impermeable 71 400 m3; material permeable 115 000 m3; enrocamiento 35 500 m3. OBRA DE EXCEDENCIAS Descripción: Está localizada en la margen derecha, a unos 4 km al norte de la boquilla, en el puerto denominado La Chutama, y descarga al cauce del río Humaya a través del arroyo El Potrero.

El vertedor es del tipo llamado abanico, de cresta libre, circular simétrico de 2 centros en planta, con un cimacio cuyo perfil es de tipo Creager y que converge en un canal de descarga que conduce las aguas al río Humaya. Avenida de diseño: 15 000 m3/s. Longitud de la cresta libre: 160 m. Capacidad máxima de descarga: 5 600 m3/s. Características generales de las diferentes partes que componen la obra de excedencias: Cimacio: De concreto simple con cresta vertedora, constituido por tres arcos de círculo trazados dos con radio de 117.98 m y otro con 35.00 m.

Descarga: El plano a nivel al pie del cimacio, donde se forma el salto hidráulico, termina en una sección recta normal al eje del vertedor donde se forma un umbral vertical de 80.626 m de longitud y 1.00 m de altura, que sirve para estabilizar el salto al pie del cimacio. Aguas abajo hay una rápida de ancho variable hasta 35.00 m con longitud de 75 m y pendiente s = 0.10 que se liga con el canal de descarga, de 550 m de longitud, de los cuales 174 m, con pendiente s = 0.012, están revestidos de concreto reforzado y el tramo final está sin revestir. Los taludes del canal de descarga, transición, plano de nivel y la cresta son 1:1. Cubicación de materiales: m3; concreto reforzado 12 100 m3.

Excavación 1 248 000 m3; concreto simple 6 700

OBRA DE TOMA Descripción:Está localizada en la margen derecha y constituida esencialmente por dos túneles perforados en toba brechoide estratificada y revestidos de concreto simple, habiéndose ademado algunos tramos antes de hacer dicho revestimiento. Ambos túneles tienen en el extremo aguas arriba estructuras con rejillas de protección, disponiendo cada una de ellas de dos compuertas de emergencia de rodamiento tipo Broome. Los túneles están conectados al río, tanto aguas arriba como aguas abajo por tajos excavados con taludes 1:1.

El túnel número 1, el más cercano al río, se destinará a futura generación de energía. En el tapón de concreto, localizado en la zona central del túnel No. 2, tiene su origen una tubería de presión ahogada en concreto, provista de una trifurcación colocada inmediatamente a la salida del túnel, a la que van conectadas unas válvulas para control de las extracciones, las cuales descargan en una estructura concentradora. Gasto medio para riego en la obra de toma: 130 m3/s. Gasto de regularización en la obra de toma: 300 m3/s. El túnel No. 2 quedó disponible para adaptarlo a la planta hidroeléctrica a partir del tapón.

Características generales de las diferentes partes que componen la obra de toma: Tajos: El de entrada tiene 180 m de longitud, 50 m de plantilla y corte máximo de 30 m. El tajo de salida tiene 755 m de longitud, con pendiente s = 0.002 y 55 m de ancho en los primeros 133 m, para continuar con 30 m hasta la plantilla del río. Estructura de entrada: Constituida por dos torres de concreto reforzado de 21 m de altura con sección octagonal exterior y de codo cilíndrico de 7 m de diámetro en su interior para ligar con los túneles. En ambas estructuras el codo está comunicado al exterior por medio de 3 orificios rectangulares de 3 x 4 m obturables por medio de compuertas. Rejillas: Sobre el perímetro octagonal del umbral de la estructura de entrada, elevación 114.00, hay una retícula de trabes y columnas que forman 3 crujías verticales de 4.20 m de altura cada una, rematadas por una cúpula circular. La retícula es de concreto reforzado y sirve de apoyo a los marcos de rejillas de 1.68 x 3.566 m, constituidos de perfiles laminados con soleras de acero estructural espaciadas a cada 10 cm. Túneles: Revestidos de concreto simple de sección circular de 7.00 m de diámetro interior, 600 m de longitud media, espesor mínimo de 0.50 m, con pendiente s = 0.004, ejes paralelos y separados 25 m. El trazo de ellos incluye una curva de 227 m de radio y 73o de deflexión. Tapones: De concreto, de 20.70 m de longitud, localizados en la zona central de los túneles; su geometría se adaptó a la de las excavaciones efectuadas. Tubería de presión: Es de 4.70 m de diámetro, de acero; 3.18 cm (1 1/4") de espesor que fue colocada en los túneles de la siguiente manera: En el túnel Núm. 1, un tramo con origen en el tapón correspondiente y una longitud de 19 m, permaneciendo obturado temporalmente con una tapa ciega; posteriormente se conectará a él la tubería de presión de la planta hidroeléctrica. En el No. 2, son 344 m que se colocaron como ya se describió.

Fabricante: Construcción y Montaje Fontanot, S.A. Galerías inclinadas: Están sobre un plano inclinado que tiene talud 2.6:1, formadas por una base de concreto reforzado de 11.56 de ancho, en la que se apoyan los rieles sobre los cuales deslizan las compuertas hasta una plataforma de operación con malacates. Una bóveda semicircular de 5.63 m de radio y 15 cm de espesor ligada a la base forma el techo de la galería, la cual tiene un desarrollo de 187 m. En la base de la galería están adosados los ductos para la ventilación de las mismas. Plataforma de operación: Es de 44 x 27.10 m, sustentada por una estructura de concreto de 15 m de altura, formada por muros verticales apoyados en una losa de cimentación. En la plataforma se apoyan 4 malacates y una grúa de pórtico, para operación de las compuertas. Capacidad de la grúa de pórtico: 45 Ton. Fabricante: Eisenbau Wyhlen A.G Wyhlen Baden, Suiza Compuertas: La entrada de agua al túnel es por medio de dos compuertas de rodamiento de 2.80 x 7.50 m, que cierran según un plano inclinado en el umbral de cada estructura de entrada. Pesos: 35 000 Kg por compuerta, incluyendo todos sus mecanismos y guías necesarios. Fabricante: Rheinstahl Union Brückenbau Western Válvulas: De servicio: Son 3 de chorro divergente (Howell-Bunger) de 2.50 de diámetro, conectadas dentro de la caseta de operación de las válvulas de emergencia y descargan fuera de dicha caseta a una estructura especial, que tiene por objeto concentrar los chorros divergentes de la descarga. Peso total, incluyendo mecanismos de operación y rios:

16 000 Kg

Fabricante: Etablissements Neyrpic de Grenoble, Francia De emergencia: Son 3 de mariposa de 3.15 m de diámetro y están instaladas inmediatamente aguas abajo del atraque de la trifurcación. Peso total, incluyendo mecanismos de operación y rios:

39 300 Kg

Fabricante: Etablissements Neyrpic de Grenoble, Francia. Trifurcación: Colocada inmediatamente en la salida del túnel Núm. 2 y que conserva el mismo diámetro de 4.70 m de la tubería. Las 3 ramas de la trifurcación están separadas entre sí 6.84 m. Fabricante:

Etablissements Neyrpic de Grenoble, Francia c/o Neyrpic Mexicana, S.A.

Estructura concentradora: Constituida por 3 cámaras contiguas de 15.00 m de largo, 8.30 m de altura y 6.00 m de ancho cada una; estas cámaras están limitadas aguas arriba, por la pared de la cámara de válvulas, lateralmente por muros de 84 cm de espesor y por su cimentación y techo correspondientes. Las cámaras cuentan con la ventilación natural necesaria. En ambos extremos el techo tiene deflectores para confinar la descarga, así como el piso para tranquilizar el escurrimiento. Cubicación de materiales: Excavación 839 000 m3; concreto reforzado 36 500 m3; concreto simple 19 120 m3. OBRA DE DESVIO Descripción general: Los trabajos de construcción de la cortina, se efectuaron en dos etapas: Primera Etapa: El río se desvío por un tajo de 30 m de ancho de plantilla, localizado en la margen izquierda del cauce. Con el avance de los trabajos de la cortina, se vio la conveniencia de desalojar paralelamente hacia la margen izquierda el eje del tajo, dejándolo con 20 m de ancho de plantilla. El talud izquierdo 0.5:1, lo formó la ladera de la boquilla y la margen derecha se limitó por el talud 2:1 de una ataguía de 14.50 m de altura y 600 m de longitud. Con esto se logro reducir notablemente el volumen de terracerías por colocar en la 2a. etapa de construcción. Segunda Etapa: Durante el cierre de la cortina, la desviación del cauce se hizo a través de los dos túneles de la obra de toma, que contaron en forma provisional con 3 compuertas deslizantes de 3.00 x 4.00 m cada uno de los túneles, y las dos de rodamiento para servicio permanente como se indicó anteriormente.

COSTO DE LA PRESA Caminos Presa Indemnizaciones

$

16 000 000.00 319 000 000.00 25 000 000.00

OPERACION Fecha en que entró en servicio: 9 de septiembre de 1963. Extracción media:

1 463 millones de m3

Almacenamiento máximo: 3 160 millones de metros cúbicos. Gasto máximo descargado: 935 m3/s, el 15 de septiembre de 1968. Derramado por el vertedor Desfogado por la toma Total:

785 m3/s. 150 m3/s. 935 m3/s.

COMPORTAMIENTO Vaso: vaso.

No se han presentado problemas de pérdidas de agua por infiltraciones en el

Cortina: Asentamientos: Las nivelaciones realizadas sobre la corona en agosto de 1968 muestran asentamientos máximos del orden de 0.25 m, que representan el 0.24 por ciento con respecto a la altura total de la cortina. Grietas: Unicamente se han observado grietas longitudinales en la corona de la cortina cerca de los paramentos exteriores, en un tramo que coincide con la altura máxima, motivadas por asentamientos diferenciales entre el corazón impermeable y los respaldos permeables. Filtraciones: No se ha observado flujo de agua a través de la cimentación ni tampoco de sus empotramientos. Dique de Los Patos: Asentamientos: No se tiene información de asentamientos que hayan ocurrido en este dique. Grietas: Se han observado grietas longitudinales en la corona de este dique, cerca de los paramentos exteriores y en un tramo que coinciden con la altura máxima, motivadas por asentamientos diferenciales entre el corazón impermeable y los respaldos permeables. Filtraciones: Se han observado humedades al pie del dique. Obra de excedencias: El 15 de septiembre de 1968 derramó un gasto de 785 m3/s, con un nivel de embalse a la elevación 178.03 m, habiéndose estimado la avenida de entrada

de 4 500 m3/s. Este derrame originó erosiones de materiales sueltos a lo largo de todo el cauce donde descarga el vertedor, pero en general no fueron de gran volumen y, por lo tanto, no causaron dificultades en su descarga al cauce del río. Obra de toma: No se ha tenido ninguna dificultad en la obra de toma, excepto en la caseta de operación y dispositivo disipador de energía, en donde se observa efecto de vibración importante para descargas de gastos mayores a 150 m3/s. El efecto de cavitación observado en la estructura disipadora de energía ha sido de poca importancia, ya que se estima que requiere reparaciones cada 4 años. En el túnel destinado a la planta hidroeléctrica se han observado filtraciones inferiores a 3 l/s. OBSERVACIONES GENERALES Esta cortina, en la época en que se terminó, fue la más alta en su tipo y su comportamiento ha sido satisfactorio. Conviene destacar que durante el cierre de esta cortina, se presentó una avenida de 8 130 m3/s, habiendo descargado los túneles un gasto de 830 m3/s, con un nivel de agua correspondiente a la elevación 130.13 m y un almacenamiento de 238 millones de m3. Esta avenida es muy semejante a la máxima registrada en este río que ocurrió en diciembre de 1943, con un gasto de 8 340 m3/s. La descarga de esta avenida no produjo erosiones importantes en los revestimientos de los túneles de desvío ni tampoco en la descarga al canal de desvío, a pesar de haberse tenido una velocidad del orden de 11 m/s, pero las rejillas de la obra de toma destinadas a la planta hidroeléctrica fueron destruidas y arrastradas por la corriente, asimismo, hubo algunos desperfectos que fueron reparados en la rejilla de la obra de toma correspondiente a riego. Conviene resaltar que en el diseño de la sección de la cortina, las transiciones de filtros son sumamente amplias y están formadas por materiales de gravas y arenas bien graduadas de excelente calidad, lo cual da una seguridad contra posibilidad de tubificación en el caso de agrietamientos por asentamientos diferenciales.