PROGRAMA NACIONAL DE SEGURIDAD DE PRESAS

PRESA DE ALMACENAMIENTO “LOS HORNITOS” MUNICIPIO DE SAN JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA.

INFORME DE VISITA DE INSPECCIÓN I NIVEL

ORGANISMO DE CUENCA PACÍFICO SUR

DIRECCIÓN TÉCNICA

Responsable: Dr. Gabriel Arcos Espinosa

Colaboradores

Dr. Sergio B. Jiménez Hernández Dra. María González Turrubiates

Dra. Esperanza Martínez Cano Dr. Rodolfo Barragán Ramírez

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INFORME DE LA VISITA DE INSPECCIÓN TÉCNICA A LA PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN JOSÉ

DEL PROGRESO, OAXACA.

10 DE SEPTIEMBRE DE 2013

I.- INTRODUCCIÓN. El 1 de julio del 2013, los ingenieros Ernesto García Reta y Juan Galván Ángeles del CIDIPORT, realizaron una visita de inspección a la presa de almacenamiento “Los Hornitos”, ubicada en el municipio de San José del Progreso, Oaxaca con la finalidad de observar las condiciones de seguridad estructural y funcional de las partes que constituyen esta obra, e integrar la información recabada en campo al Sistema Informático de Seguridad de Presas (SISP). II.- ANTECEDENTES.

La presa de almacenamiento “Los Hornitos”, fue construida por el Fideicomiso de riesgo Compartido en 1995 (FIRCO), sobre el arroyo Los Hornitos, tributario del río Atoyac, en la cuenca del río Verde o Atoyac, pertenecientes a la región hidrológica No 20 (Costa Chica de Guerrero). La finalidad de esta obra fue la de regar los terrenos agrícolas y ser utilizadas como abrevadero para el ganado.

La presa se localiza dentro del municipio de San José del Progreso, Oaxaca, el cual cuenta con 6,579 habitantes (INEGI 2010). Se localiza en la carta INEGI E14D67 (Ejutla de Crespo) escala 1:50,000 y se encuentra en la zona de Alta sismicidad.

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LOCALIZACIÓN Y VÍAS DE COMUNICACIÓN. La presa de almacenamiento “Los Hornitos” se localiza dentro del municipio de San José del Progreso, Oaxaca en las coordenadas geográficas: 16° 40' 51" LN y 96° 45' 52" LW. Saliendo de la ciudad de Oaxaca a la altura de la intersección del circuito vial, Eduardo Mata y Símbolos Patrios, se toma la Carretera federal México 175: Oaxaca-Puerto Ángel, recorriendo 14.3 km. pasando por las comunidades de San Antonio de la Cal, San Agustín de las Juntas, Animas Trujano, Santa María Coyotepec, San Bartolo Coyotepec, llegando a la intersección; Oaxaca-Puerto Ángel y Oaxaca- Puerto Escondido, optando por la primera, Carretera federal México 175: Oaxaca-Puerto Ángel recorriendo 7.4 km. llegando al inicio del distribuidor vial, que conduce a la población de Tilcajete y a Puerto Ángel. Pasando por sobre el distribuidor vial, con un recorrido de 1.3 km. para continuar sobre el Libramiento Oriente, librando las poblaciones de Tilcajete, Santo Tomas Jalieza, San Juan Chilateca, San Cristóbal Ixcatlan, San Antonio Castillo Velasco y Ocotlán de Morelos, recorriendo 14.6 km para encontrar la rampa de salida del distribuidor, con un desarrollo de 1.3 km para tomar la carretera, Ocotlán de Morelos -Vista Hermosa, pasando por las comunidades de San Dionisio Ocotlán, Santa Lucia Ocotlán, San Pedro Apóstol, Magdalena Ocotlán, San José del Progreso y detenerse en los 10.30 km, para doblar a la derecha con dirección a la comunidad de Monte del Toro, Municipio de Ejutla, llegando a la entrada con 1,280 m, para doblar a la izquierda 60 metros, después girar a la derecha, avanzando 100 m, doblando a la derecha 140 m, girando bruscamente a la izquierda avanzando sin salirse de la rodada del camino 1600 m, y doblar a la izquierda 250 m, encontrado una “Y” para girar a la derecha, avanzando 800 m y volver a encontrar una intersección. Inclinarse por el lado derecho, circulando 80 m y doblar a la izquierda y sin desviarse, llegando a los 500 m se vuelve a localizar otra “Y” optando por el lado derecho, y a los 200 m se llega a la presa “Los Hornitos”

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III. VISITA DE INSPECCIÓN CORTINA Se trata de una cortina de tipo gravedad de concreto de 37.48 m de longitud, su altura máxima es de 7.08 m, por lo cual se considera pequeña. Su estructura se encuentra en buenas condiciones. CORONA Tiene una elevación de 1568.28 msnm, presenta un ancho de 1.2 m, un barandal en la margen derecha. La estructura en lo general se encuentra en muy buenas condiciones, ya que fue construida recientemente.

TALUD AGUAS ARRIBA. El talud es vertical y. durante la visita no se observó desconchamientos o grietas en el concreto, solo azolve que se han ido depositando en esta zona, su condición general es buena

TALUD AGUAS ABAJO El talud aguas abajo es de vertical y 0.6:1, se observó también que el pie del talud con 10% de vegetación en su área.

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El día de la inspección se observó la presencia de filtraciones en el talud aguas abajo en su margen izquierda adyacente al muro del vertedor. La margen derecha aguas abajo se recorrió sin observarse ninguna anomalía. ,

EMBALSE Se estima una superficie de 0.06 ha. El NAMO tiene una capacidad estimada de 0.003 hm3 y el NAME estimado es de 0.003 hm3. El embalse se encuentra en condiciones regulares debido a que presenta azolve.

VERTEDOR Se encuentra al centro de la cortina con una longitud de 4.00 m, su la elevación de la cresta es de 1567.26 msnm, cuenta con dos muros laterales cuya mampostería se encuentra en muy buen estado, además presenta un tanque amortiguador. El gasto estimado es de 1.6 m3/s.

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OBRA DE TOMA En la margen derecha de la cortina se localizó una tubería a presión, con una elevación de 1563.24 msnm, con un conducto de 0.1 m controlada mecánicamente por una válvula tipo compuerta. Se observó en buenas condiciones. El día de la inspección se observó que trabajaba correctamente.

OBRA DE DESFOGUE En la margen derecha de la cortina, se localiza un desarenador que tiene una compuerta deslizante, su conducto de salida tiene una elevación de 1562.74 msnm, operada en forma manual. Se observa en buenas condiciones.

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CAUCE AGUAS ARRIBA A 30 m aguas arriba del cauce Los Hornitos fue localizada una represa a base de gaviones, su longitud es de 23.35 m, con un vertedor cargado a su margen derecha de 3.5 m, la cresta a la 1570.7 msnm y una corona a la 1571.70 msnm. Se considera que la finalidad de esta obra es para retener azolves y darle mayor vida útil a la presa “los Hornitos”. HIDROLOGÍA La zona en que está enclavada la presa Los Hornitos, presenta una precipitación máxima en 24 horas para un periodo de retorno de 500 años de 129.54 mm, el área de la cuenca es de 0.2764 km2, se ubica en el arroyo Los Hornitos, que presenta un régimen intermitente. La morfología que presenta el área de estudio consiste principalmente en Luvisol éutrico y Regosol crómico; tiene una cobertura vegetal predominante del tipo pastizal inducido, por lo que el CN estimado para la microcuenca fue de 67.6. El gasto pico estimado que aporta la cuenca para un periodo de retorno de 500 años, considerando los factores particulares y las precipitaciones, utilizando el modelo HEC-HMS resultó ser de 1.6 m3/s. IV. CONCLUSIONES La presa de almacenamiento “Los Hornitos” se encuentra en regulares condiciones generales. No hay riesgo de falla, en caso de un colapso inesperado el agua del embalse solo perjudicaría zonas de cultivo, sin embargo el talud aguas abajo presenta filtraciones. Es importante resaltar las filtraciones fueron localizadas en la margen derecha aguas abajo. El vertedor no tiene ningún problema para descargar el gasto para un periodo de retorno de 500 años.

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V. RECOMENDACIONES Se sugiere realizar los siguientes trabajos en las diferentes estructuras de la presa:

• Vigilar la evolución y en su caso determinar el tratamiento para eliminar las filtraciones aguas abajo de la cortina

VI.CUADRO RESUMEN

ID FECHA DE VISITA PROBLEMA TÉCNICO DETECTADO TIPO DE

PROBLEMÁTICA NIVEL DE RIESGO

ESPECIALIDAD REQUERIDA SEGUIMIENTO

5111 10/09/13 FILTRACIONES AGUAS ABAJO EN LA MARGEN IZQUIERDA FUNCIONAL NULO ESTRUCTURAL

CONSERVACION RUTINARIO

Elaboró: Ing. Ernesto García Reta

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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN

JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA.

Empotramiento en su margen izquierda aguas abajo

Empotramiento margen derecha aguas abajo

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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN

JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA.

Barandal y corona margen derecha

Cresta del vertedor y los mecanismos de apertura del desarenador

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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA.

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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA.

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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA

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Anexo: Revisión Hidrológica Presa: Los Hornitos

El área de estudio se encuentra entre los paralelos 16° 41’ 04’’ y 16° 40’ 36’’ LN y los meridianos 96° 46’ 29’’ y 96° 45’ 52’’ LW.

La microcuenca analizada perteneciente a la presa “Los Hornitos” se ubica dentro de la cuenca R. Atoyac, la cual pertenece a la región hidrológica RH20 Costa Chica – Río Verde, cuenta con un área de 0.2764 km2 y su corriente principal tiene una longitud de .8757 km, su elevación máxima es de 1661 m, y la mínima es de 1566 m. Tiene una pendiente de 1.08%.

Se ubicó la estación climatológica con clave 20202 “Santa Ana Tlapacoyan” con información correspondiente al periodo de 1961 al 2008, ubicada en las coordenadas 16° 44' 23" LN y 96° 49' 00" LW, la serie de tiempo de dicha estación se analizó y se utilizó por ser la más cercana al área de estudio y se obtuvo de la página de internet de la CONAGUA.

A continuación se presenta el hietograma y la tabla de las precipitaciones máximas históricas en 24 h para la estación (Ver Fig. 1 y Tabla 1).

Tabla 1. Precipitaciones Máximas Históricas estación 20202 “Santa Ana Tlapacoyan”.

AÑO MAX 24 H AÑO MAX 24 H AÑO MAX 24 H AÑO MAX 24 H

1972 34 1982 51.9 1992 42.2 2002 70.4 1973 38.5 1983 51.3 1993 45.3 2003 75.8 1974 58.8 1984 46.7 1994 37.8 2004 50.8 1975 31.3 1985 45.8 1995 64.6 2005 43.8 1976 50.3 1986 50.8 1996 67.9 2006 49.8 1977 46.1 1987 33.7 1997 45.3 2007 68.2 1978 45.2 1988 32.9 1998 83.5 2008 54.2 1979 64.6 1989 97.7 1999 92.8

1980 45.7 1990 36.4 2000 59.7

1981 53.6 1991 56.6 2001 55.2

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Tabla 4. Tabla resumen para el cálculo del número de escurrimiento.

FID AREA CLAVE_WRB HORIZONTE

N TIP_INFO TIP_VEG N*AREA

0 127681.99 RGeulen+LVcrlen/2

B 59 ECOLOGICA-FLORISTICA-FISONOMICA

PASTIZAL INDUCIDO

7533237.41

1 148727.819 LVcrlen+CMeulen/3

C 75 ECOLOGICA-FLORISTICA-FISONOMICA

PASTIZAL INDUCIDO

11154586.4

Σ= 276409.809 m2 Σ= 18687823.8 CN= 67.6091196

En la tabla 4 se aprecia los valores empleados para el cálculo del número de escurrimiento, requiriendo inicialmente el área expresada en metros cuadrados de cada uno de los polígonos derivados de la superposición de las cartas de edafología y vegetación, posteriormente se le asigna uno de los 4 horizontes o tipos de suelo para con esto establecer el número de escurrimiento en base a la cobertura vegetal que se presente.

La edafología que presenta el área de estudio consiste principalmente en Luvisol éutrico y Regosol crómico; tiene una cobertura vegetal predominante del tipo pastizal inducido, por lo que el CN estimado para la microcuenca fue de 67.6 (Ver Fig. 2 y Anexo de CN).

Para obtener las tormentas de diseño requeridas para la modelación en el HEC-HMS V. 3.4., se analizaron estadísticamente las series de precipitación máxima anual en 24 horas de la estación.

Ésta se obtiene analizando estadísticamente el registro histórico de las precipitaciones máximas en 24 horas ocurridas en la cuenca estudiada. La información disponible se ajusta a una Función de Distribución de Probabilidad (FDP) y con la de mejor ajuste se obtienen las lluvias para los períodos de retorno de 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 y 500 años.

Para la obtención de los volúmenes de precipitación se utilizó la información de la base de datos de la Comisión Nacional del Agua en su portal de internet.

Una vez ordenados los datos, se obtuvieron láminas de lluvia acumulada por estación y por año. Con estos datos se realiza un tratamiento estadístico con el fin de evaluar el mejor ajuste de una función de probabilidad y del periodo de retorno; esto mediante el Programa de Ajuste de Funciones AX ver. 2.8 (Ax), elaborado por el CENAPRED en 1997. Este programa calcula el error estándar de cada una de las funciones de ajuste con respecto a la muestra, también estima la mejor función de ajuste con sus parámetros. Las funciones de probabilidad que se contemplaron en el empleo de este programa son, Normal, Log-Normal, Gumbel, Exponencial, Gamma y Doble Gumbel. El análisis que se realiza de estos métodos es a partir de las modalidades de momentos y por máxima verosimilitud, con el objeto de calcular los parámetros de las funciones de probabilidad, además, las funciones Lognormal y Gamma pueden calcularse para dos o tres parámetros.

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El análisis probabilístico de los datos, se realizó empleando el programa "Ax", el cual ajusta distintas funciones de probabilidad a la muestra compuesta por valores máximos anuales y calcula el error estándar de cada una de ellas respecto de la muestra, al aplicar las funciones de distribución de probabilidad: Normal, Log-Normal. Gumbel, Exponencial, Gamma y Doble Gumbel. Los resultados de la extrapolación de lluvias máximas en 24 horas, asociados a diversos períodos de retorno, para la estación climatológica, se muestran en la siguiente tabla: (Ver Tabla 5)

Tabla 5. Precipitaciones máximas para diferentes periodos de retorno (Tr). Estación 20202 Santa Ana Tlapacoyan. Precipitación Max para Diferentes TR

Longitud Latitud Tr=2 Tr=5 Tr=10 Tr=20 Tr=50 Tr=100 Tr=200 Tr=500

96°49'00"O 16°44'23"N 49.59 64.78 80.1 90.37 100.94 108.24 115.32 124.54

La distribución de la precipitación se estableció usando el patrón de comportamiento de la lluvia determinado por el Soil Conservation Service (SCS). Existen cuatro tormentas de 24 horas de duración, llamadas Tipo 1, lA, II y III, representadas en forma de curvas de masa (Ver Tabla 6) a partir de las cuales se elaboran los hietogramas correspondientes. Los Tipos 1 y lA corresponden al clima marítimo del Pacífico con inviernos húmedos y veranos secos. El Tipo III corresponde al Golfo de México y las áreas costeras del Atlántico, donde las tormentas tropicales producen lluvias de 24 horas muy grandes. El Tipo II corresponde al resto del país (Chow et al., 1994).

Tabla 6. Distribución de la lluvia de 24 h de duración según el SCS

Distribuciones de lluvia SCS Tormenta de 24 horas

Pt/P24

Hora t t/24 Tipo 1 Tipo IA Tipo II Tipo III 0.0 0 0 0 0 0 2.0 0.083 0.035 0.050 0.022 0.020 4.0 0.167 0.076 0.116 0.048 0.043 6.0 0.250 0.125 0.206 0.08 0.072 7.0 0.292 0.156 0.268 0.098 0.089 8.0 0.333 0.194 0.425 0.120 0.115 8.5 0.365 0.219 0.480 0.133 0.130 9.0 0.375 0.254 0.520 0.147 0.148 9.5 0.395 0.303 0.550 0.163 0.167

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9.75 0.406 0.362 0.564 0.172 0.178 10.0 0.417 0.515 0.577 0.181 0.189 10.5 0.438 0.583 0.601 0.204 0.216 11.0 0.459 0.624 0.624 0.235 0.250 11.5 0.479 0.654 0.645 0.283 0.298 11.75 0.489 0.669 0.655 0.357 0.339 12.0 0.500 0.682 0.664 0.663 0.500 12.5 0.521 0.706 0.683 0.735 0.702 13.0 0.542 0.727 0.701 0.772 0.751 13.5 0.563 0.748 0.719 0.799 0.785 14.0 0.583 0.767 0.736 0.820 0.811 16.0 0.667 0.83 0.800 0.880 0.886 20.0 0.833 0.926 0.906 0.952 0.957 24.0 1.000 1.000 0.1000 1.000 1.000

Fuente: U.S. Dept. of Agriculture, Soil Conservation Service, 1973, 1986.

Modelación en el HEC-HMS Para la modelación de la cuenca se definieron gráficamente la distribución de los elementos hidrológicos (Subcuencas, reservorio, tramo de tránsito, uniones y salida del sistema). En cada elemento hidrológico se asignó parámetros y atributos. Subcuenca. Se introdujo parámetros para el cálculo de la Tasa de pérdida, transformación de la lluvia en escurrimiento y flujo base. PÉRDIDAS.- Para el cálculo de las tasas de pérdidas se utilizó el método: Soil Conservation Service (SCS), que requiere los siguientes parámetros: Pérdidas Iniciales, Número de Curva y porcentaje de permeabilidad. Estos datos se obtuvieron del procesamiento de los mapas de cobertura y uso de suelo en el SIG. TANSFORMACIÓN.- para la transformación de la lluvia en escurrimiento se utilizaron los métodos: Método SCS.- Que requiere el SCS Lag, calculado de la siguiente manera:

Tr (h) = 0.6 * Tc (h), solo si área es mayor a 250 km2

Si es el área es menor a 250 km2, Tc= Tr.

38.0

15.1

)(3085 DLtc =

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Dónde: L = Longitud del canal principal D = Desnivel del canal principal Tc = Tiempo de concentración Tr= Tiempo de retraso Método del Soil Conservation Service: Los resultados que el programa HEC-HMS nos proporciona son gráficas para cada periodo de retorno simulado del modelo de la micro cuenca de la presa “Los Hornitos”, tales como el hidrograma de escurrimiento en donde se puede encontrar el tiempo y gasto pico para 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 y 500 años.

En el hidrograma podemos observar cómo es que fue evolucionando el gasto de la cuenca tomando en cuenta los parámetros de inicio y final de la corrida, cuanta de esta precipitación se perdió por infiltración y cuanta más se convirtió en lámina de escurrimiento, además de la precipitación total entre otros.

MODELO DE CUENCA. (Ver Fig. 3)

Fig. 3 Modelo de Cuenca Presa “Los Hornitos”

A continuación se muestran los resultados de la simulación realizada del 29 de julio del 2013 al 30 de julio de 2013 para una precipitación de 124.54 mm calculada para un periodo de retorno de 500 años, podemos observar que el gasto máximo se presentó a las 10:00 h el 29 de julio de 2013 con un gasto de descarga de 1.60 m3/s (Ver Fig. 4).

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Fig. 4 Resultados simulación presa “Los Hornitos”.

En la siguiente tabla nos muestra como en el transcurso del tiempo va en aumento el gasto hasta llegar al máximo alcanzado y posteriormente empieza a descender considerando la precipitación, pérdidas por infiltración, y la precipitación en exceso (Ver Gráfica 1).

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Gráfica 1. Resultados obtenidos de la corrida en el HEC-HMS

Exportando los datos arrojados por las simulaciones para los diferentes periodos de retorno (Anexo 1) obtuvimos la siguiente gráfica en la cual al se aprecia el tiempo y el gasto pico para cada periodo de retorno (Ver gráfica 2), posteriormente se muestra una tabla con valores puntuales de gasto y tiempo pico para cada periodo de retorno (Ver Tabla 7).

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Gráfica 2. Resultados de gasto pico (m3/s) vs tiempo pico.

Tabla 7. Valores de gasto y tiempo pico.

TR500AÑOS

10:00 1.6 m3/s

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ANEXO HIDRÁULICO

Utilizando para el análisis del vertedor la fórmula de Francis (1852), se estimó el gasto máximo de diseño.

Datos:

Longitud del vertedor: 4.00 m

Tipo de vertedor: Cimacio.

C: 2.00

Elev. de la corona: 1568.28 m

Elev. del vertedor: 1567.26 m

A continuación se muestran las diferentes cargas de diseño resultantes en el vertedor asociadas al gasto de cada periodo de retorno calculado.

Conclusión Observando los resultados de las dos tablas anteriores podemos deducir que para un gasto de 1.60 m3/s correspondiente a un periodo de retorno de 500 años alcanza una H de 0.34 m por lo que su bordo libre es de 0.67 m.

TR (Años)

Qmax (m3/s)

2 0

5 0.2 10 0.4 20 0.7 50 0.9

100 1.1 200 1.3 500 1.6

H(m) Qmax (m3/s)

0.15 0.464758

0.3 1.31453414 0.34 1.60003376 0.45 2.41495342

0.6 3.71806401 0.75 5.19615242

0.9 6.83051975 1.05 8.60743864

Q= Gasto de diseño en m3/s.

C= Coeficiente del vertedor

L= Longitud de la cresta, m.

H= Carga de diseño, m.