A methodology for the design of dam spillways with wedge shaped blocks based on numerical modeling

Abstract

Wedge shaped blocks spillways are an innovative solution that allows spilling over the downstream shoulder of earth and rock-fill dams in a safe way. However, they have been barely used as main spillway due to the lack of practical design criteria. An innovative procedure for computer-aided design of wedge shaped blocks spillways is presented in this paper. It includes the design of the drainage and supporting layer considering its seepage capacity and stability. The leakage flow through the joints between blocks is estimated by means of a numerical model calibrated and validated from experimental results. Stability against sliding of the downstream shoulder or the drainage layer is ensured, considering the properties of the granular material selected by the designer and non-linear resistance laws. The procedure will also suggest the shape of a toe protection.

Los aliviaderos de bloques en forma de cuña son una solución innovadora que permite el vertido sobre el espaldón de presas de escollera y tierras de una manera segura. Sin embargo, apenas se ha utilizado esta tecnología como vertedero principal debido a la falta de unos criterios prácticos de diseño. En este trabajo se presenta un procedimiento innovador para el diseño asistido por ordenador de aliviaderos de bloques en forma de cuña, incluyendo el diseño completo del drenaje considerando su capacidad de evacuación de caudales infiltrados entre bloques y su estabilidad. El caudal infiltrado se estima por medio de un modelo numérico calibrado y validado a partir de resultados experimentales. El procedimiento propone un diseño que garantiza la estabilidad del propio espaldón de la presa ante deslizamiento en masa considerando las propiedades del material de construcción y leyes de filtración no lineales. El procedimiento también permite definir una protección para el pie de presa tipo repié de escollera.