GEOLOGIA DE REPRESAS

INTRODUCCION

La PRESA es una obra hidráulica que requiere de una serie de conocimientos para solucionar los
problemas que deriven de la estructura principal que es la CORTINA, la cual de vital importancia
para almacenar el agua que será responsable para lograr un desarrollo sostenible y sustentable.

Muchos problemas geológicos y otros que no han sido evaluados en la etapa de diseñ0, han sido
motivo para retrasar la construcción y abandono del proyecto, como por ejemplo movimiento
masivos de los taludes, filtraciones del vaso, presencia de dolinas en áreas karstificadas,etc.

En ingenieria se denomina presa o represa a una barrera fabricada con piedra, hormigón o
materiales sueltos, que se construye habitualmente en una área cerrada o desfiladero sobre un río o
arroyo con la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial o fuera de él para su posterior
aprovechamiento en el regadí0, dotar de agua fresca a la población u otros usos para lograr una vida
sostenible y sustentable .

Definición

Se denomina presa o represa a una barrera fabricada con piedra, hormigón o materiales sueltos,
que se construye habitualmente en una zona cerrada o desfiladero sobre un río o arroyo con la
finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial o fuera de el para el aprovechamiento en el regadio,
la producción de hidroenergia, alimentación,, turismo, recreación, piscicultura, deportes, trabajo
permanente, etc. Una presa es una estructura que evita elflujo de agua y la acumula en un depósito
que se denomina vaso.

Karakaya DarnlDiyarbakr Atatürk Daml§anlrurfa

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Figuras N"1 y 2 : Presas para riego e hidroenergia

Fuente: World Resources lnstitute (WRl), 2000

PARTES QUE CONFORMAN LA PRESA:

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 1. BOQUILLA O SlTl0: Lugar escogido para construir la cortina.

2. CORTINA O PRESA: Es la estructura que tiene por objeto crear un almacenamiento de agua o
derivar el rio.

3. CRESTA O CORONA: Es la superficie superior de la cortina que en ciertos casos puede alejar a
una carretera, Normalmente, es parte de la protección de la presa contra el oleaje y el sismo y sirve
de acceso a otras estructuras.

4, TALUD: Es cualquier plano que constituye una frontera entre los materiales de la cortina o con el
medio circundante. Se medirá por la relación de longitudes entre el CATETO HORIZONTAL y el
VERTICAL. Por ejemplo un talud 3.5:1, significa que la COTANGENTE DEL ÁruCUfO QUE FORMA
r fL PLANO O TRAZA CON LA HORIZONTAL es de 3.5,

5. NÚCLEO O CORAZÓN IMPERMEABLE: Es el elemento de la presa que cierra el valle al paso del
agua contenida en el embalse o vaso.

6. RESPALDOS PERMEABLES 0 ESPALDONES: Son las masas granulares que integran con el
corazón impermeable y la sección de la cortina. Pueden estar formados por filtros, transiciones y
enrocamientos,

7. ESTRIBOS: Pueden ser las laderas de un valle sobre las cuales se construye la presa o la porción
misma de la presa que queda en esa parte del valle,

8. SECCIÓN DE RiO O CANAL: La parte central de la presa que está directamente sobre el canal
del río o aquella parte del valle que está así situada.

9, TALÓN DE LA PRESA: Es la parte de aguas arriba de la presa donde está en contacto con la
superficie que soporta, es decir, el fondo o roca del cimiento.

10. LíNEA DE BASE: La parte aguas abajo de la presa donde toma contacto con la superficie que lo
soporta.

11, DESNIVEL: La distancia entre el nivel más alto del agua en el depósito y la parte superior de la
presa.

12.EJE DE LA PRESA: Es una línea imaginaria arbitrariatrazada bien a lo largo del centro exacto
de la planta de la cresta o a lo largo de la arista formada por la parte aguas arriba de la cresta con la
cara aguas arriba de la presa. Esta línea es sólo de referencia y prácticamente puede establecerse
en casi cualquier posición de la presa.

13. SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA PRESA: Corrientemente trazada en un plano vertical que es

perpendicular al eje de la presa.
14. GALERIAS: Aberturas formadas dentro de la presa. Pueden ir transversalmente o
o pueden ser horizontales o tener cierto grado de inclinación. Estas galerías
longitudinalmente
facilitan el desagüe del agua que resuena a través de la cara o de la cimentación, actúan como
galerias para perforar túneles y canales de desagüe y permiten el paso del equipo dentro de la presa
para observar su funcionamiento.

15. SUPERFICIE DE AGUA MUERTA; Es la altura del depósito por debajo de la cual el agua está
permanentemente en el depósito y no puede extraerse. También incluye el DEPÓSITO DE FANGO,
que es esa parte de la cuenca del depósito reservada para almacenar cualquier fango que pueda
entrar y depositarse.

16, AGUA DE BASE: Es el agua que hay en la base inferior de la presa como resultado de la
retención de la que sale por los desaguaderos o de Ia casa de máquinas. Algunas veces se usa el
término "Agua de base del embalse".

17. SUPERFICIE MINIMA DE AGUA: Es la elevación más baja a la cual puede descender el
depósito de forma que el agua pueda todavía extraerse" por medio de los desagües o por las
compuertas de la sala de máquinas,

IS.SUPERFICIE MÁXMA DE AGUA: Es la altura más alta a la cual puede almacenarse el agua en
el depósito sin rebasar la presa o sin que salga por los aliviaderos.

OBJETIVOS DE LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS

1. Abastecimiento de agua potable y doméstica.

2, Control de inundaciones.

3. Riego para la agricultura y la ganadería.

4. Abastecimiento de agua industrial.

5. Producción de energía hidroeléctrica.

6, Retención y control de sedimentos y navegación interior, mejora de la calidad del agua,

piscicultura, recreación, etc,
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CLASES DE PRESAS

EN FUNcIÓru Oe SU TIPoLoch:
a) Presas de materiales sueltos, tanto de tierra como de escollera.

El Portillo

b) Presas de gravedad.

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c) Presas de contrafuertes.

d) Presas bóveda o arco.

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e) Presas de bóvedas múltiples o arco múltiple

f) Presas mixtas.
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g) Presas móviles.
CLASIFICACION DE LAS PRESAS SEGUN EL TAMAÑO

1. Presa grande (grande)

2. Pequeña presa

La Comisión lnternacional de Grandes Represas (ICOLD) asume que una represa es

tan grande cuando su altura es mayor a 15m.

Si la altura de la presa está entre 10 m y 15 m y cumple los siguientes criterios,

entonces ICOLD acepta la presa como grande:

Si la longitud de la cresta es mayor a 500m.

Si la capacidad del reservorio es mayor a 1 millón de m3.

Si la inundación es superior a 2000 m3. / seg. y si hay algunas dificultades en la

construcción de cimientos.
 g

SEGUN LA ALTURA DE LA PRESA

Presa alta o presa grande si la altura de la presa es mayor a 100m.

Presa mediana, si la altura de la presa es entre 50m y 100m

 ü

Presa baja o presa pequeña si la altura de la presa,es inferior a 50m.

DE ACUERDo II. olseÑO ESTATIco DEL cUERPo DE LA PRESA

Presas de gravedad (Sarryar, Qubuk l, Kemer, Srr ll,Karacaóren ll)

Presas de presión: Presas en arco (Gókgekaya,Karakaya, Oymaprnar, Gezende)

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Presas de contrafuerte (Elmalr ll)

Presas de terraplén (Atatürk, Seyhan, Aslantag)

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Las presas de
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Presas compuestas (Keban)

TIPOS DE PRESAS

Presas de concreto

Presas de contrafuerte:

Presas de arco:

Presas de gravedad: Utiliza su forma triangular y el gran peso de la roca y estructura

de hormigón para retener el agua en el vaso. Los ejes pueden estar ligeramente
curvados en la forma correcta o río arriba. La sección transversal de la presa es
triangular, se requiere que las presas de gravedad tengan una base sólida. Los
taludes de la pantalla pueden tener poca inclinación, ancho en forma de V.

Presas de contrafuerte

Se utilizan múltiples columnas reforzadas para ,soportar la presa que tiene una
estructura relativamente delgada. Debido a estas características, las presas a menudo
usan la mitad de concreto y la mitad son como las presas de gravedad.

El lado de aguas arriba de dichas represas es plano o ligeramente inclinado., la

cortina de hormigón armado que resiste la presión del agua. En el lado aguas abajo
hay separadores que transportan agua a presión.

Las represas de peso cerrado son menos concretas que las de gravedad y la zanla de
cimentación es menor. Las construcciones pueden ubicarse entre los muelles; sin
embargo, hay demasiada carga para el contrafuerte; mucha carga entre los pilotes.
Cuidad las zonas debilidad (fallas, discontinuidades, discordancias o alguna anomalía
geológica)

Estas presas de contrafuerte pueden construirse en valles anchos en forma de V con

poca pendiente y se pueden añadir proyectos de centrales eléctricas y algunas otras
obras.
PRESAS EN ARCO O DE BOVEDA.PRESA DE FRESION.

En las presas de arco, la presión del agua o de la carga se produce detrás de Ia

pantalla y hacia el fondo pero también en las paredes de roca o de la vertiente.

Una presa en arco consiste de una construcción de muro de hormigón en forma de

una curva para la distribución de las presiones hacia los taludes y aguas arriba. Si Ia
presión se distribuyen equitativamente y las pendientes se distribuyen equitativamente
la presa se puede hacer como una gravedad o arco de gravedad.

Cuando una parte de la carga es transferida a las pendientes por la influencia del
arco, esta presa se llama una PRESA DE ARCO DELGADO. Para este caso las
pendientes deben ser muy fuertes y el arco debe estar bien sujeto a la pendiente de la
roca.

Cuando la estructura se ajusta a la forma de roca se evita la acumulación de las

tensiones y la formación de grietas en el hormigón. Con el fin de sujetar bien el arco a
las pendientes, debe ser al menos 45 grados en la unión del arco y el promontorio;
además debe darse al arco de un gran ángulo central.
PRESAS DE TIERRA ( Earth Fill Dams)

Las presas de tierra se construyen donde hay agua y se hacen mezclando tierra y
roca en un lugar especifico. Estas presas son hechas cuando el piso no es lo
suficientemente fuerte y homogéneo. En estos casos la presa de tierra es ancha en la
base y en se ubica en un valle plano.
CLASIFICACÉN DE LAS PRESAS DE TIERRA SEGÚN EL MATERIAL UT¡LIZADO
PARA CONSTRUIR EL CUERPO DE LA PRESA

Cuerpo homogéneo

Regional

Cuerpo de relleno de roca

Cuerpo de relleno de tiena

Cuerpo lleno de roca-suelo

PRESAS DE CUERPO HOMOGENEO

Se muestran Líneas Equipotenciales y Líneas de flujo, nivel freático o linea superior de filhación sale
sobre el talud Aguas abajo, situación inadmisible y peligrosa origina erosión en el talud e inicio del
fenómeno de Tubificación, por lo tanto es necesario considerar un sistema de drenaje, que abata el
nivelfreático.

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PRESAS REGTONALES (PUNO.PROVTNVTA ESPTNAR)

PRESA CON RELLENO DE ROCA ( ROCK FILL DAM)

PRESAS DE RELLENO DE TIERRA (Soil fill dam)

PRESAS DE TERRAPLENES (EMBANKMENT DAMS)

Están compuestos principalmente de materiales naturales como arcilla, arena, grava, etc. El núcleo
impermeable se coloca en el centro del cuerpo del terraplén Generalmente se usa roca de volteo
para controlar Ia erosión.
PRESAS COMPUESTAS

Las presas compuestas son combinaciones de uno o más tipos de presas. Muy a menudo una gran
sección de una presa será un dique de terraplén o gravedad, con la sección y es responsable de
generar hidroenergía, Puede ser de contrafuerte o de arco.

ESTUDIOS GEOLÓGICOS DE INGENIERIA PARA UNA PRESA Y LOS

FACTORES QUE AFECTAN LA ELECCIÓN DEL LUGAR

Características del lugar para la presa: La topografía del sitio de la presa, estructura
geológica de la cuenca y las laderas, el poder de transporte, posibles fallas, grietas,
tamaño de los pecios y despojos del rí0, ubicación y capacidad de la presa para
almacenar una máxima cantidad de agua con el dique más pequeñ0, buenas
condiciones de estanqueidad, condiciones de derivación, situación de transporte,
distancia de la presa al material de préstamo que será utilizado en la presa para la
construcción.

Características del área del vaso: La topografia y la estructura geológica del área
del lago, tipos de rocas, espesor e impermeabilidad de las rocas, las características
del área del vaso y la retención de agua, buena estabilidad de las laderas del vaso y
sin indicios de algún deslizamiento.

Características hidráulicas e
hidrológicas de la cuenca: Las características
hidráulicas e hidrológicas de la cuenca deben ser investigadas, igualmente las
 caracteristicas meteorológicas y morfológicas de la cuenca. Dependiendo de las
relaciones de flujo de precipitación y de las características geológicas de cuenca se
deberá correlacionar con la cantidad de flujo de material, acumulación de sedimentos,
infiltración, evaporación, sistema de drenaje del arroyo y cobertura vegetal de la
cuenca y del rio.

Asentamiento, expropiación y costos asociados al nuevo uso del área: Embalse

y asentamiento, áreas recreativas, instalaciones industriales, terrenos agrícolas,
caminos, vías de comunicación y
de transporte, etc. que serán inundados por el
embalse deben ser tomados en consideración y ser investigados.

Estudio de impacto ambiental: Los efectos de la presencia de una presa sobre el

clima y las condiciones de vida de la región generalmente es afectada,

' Es necesario proteger el equilibrio de las aguas subterráneas para la agricultu ra , la

inmersión de sitios históricos y se examina el deterioro de la estructura natural de la
región, etc.

FACTORES QUE AFECTAN A LA SELECCIÓN DEL TIPO DE PRESA

1. Situación topográfica del sitio de la represa: El primer criterio a considerar en una presa es la
topografía del lugar seleccionado y con ello elección del tipo de presa,

2. Cimentación y geológica estructural: La condición de la cimentación y su relación con el sitio

de la presa es diferente para cada tipo de presa.

3, Ubicación y tipo de material adecuado para ser utilizado en la construcción de presas: Se

requieren tres tipos de materiales naturales para la construcción de presas; estos son agregados
deben ser para enrocamiento, agregado para el concreto y agregados para rellenos.

4, lnstalaciones de transporte: Si el sitio de la presa está cerca de las carreteras existentes, se

reduce el costo de la construcción de nuevas carreteras. Acceso para las canteras de material
también es importante al seleccionar el sitio de la presa.

5. Condiciones para derivación del rÍo: Para poder construir la presa en condiciones secas, se
deben examinara aguas arriba y aguas abajo del lugar de construcción.

6. Capacidad y ubicación del aliviadero completo

7. Condiciones de sismicidad

8. Condiciones climáticas y duración de la construcción.

9. Deslizamiento de tierra: Se debe analizar si se crear grandes olas desde los taludes y pueden
crear deslizamiento de tierra y podrian colmatar el vaso.

10. Situación económica del país.

'1'1. Disponibilidad de área para el patio de diversos tipos de máquinas,

FACTOR TOPOGRAFICO DE LA PRESA

Uno de los factores importantes en la selección del sitio de la presa es la forma del valle, Los tipos
de valles constituyen un criterio importante para determinar los tipos de represas que se van ha

construido sobre ellos. La forma de un valle y las unidades geológicas es un factor importantisimo
para definir el tipo de presa así como la altura del dique, El sistema de flujo de la corriente, varía

dependiendo de los cauces en la etapa de la fase de formación del valle.

De acuerdo a la forma y el ancho del valle, algunos tipos de presas no se consideran en absoluto por

ejemplo, la presa de arco de hormigón no se hace en un valle ancho, sino en un valle angosto y de

buena conformación rocosas, se considera adecuado construir una presa de tipo de arco o de
gravedad si el valle está formado por rocas coherentes y no fracturadas.

Tipos de valles

1. Tipo V estrecho

2. Tipo ancho V

3, Tipo estrecho

4, Tipo ancho U

CARACTERISTICAS DEL SITIO PARA PRESA EN FUNCION DE LA TOPOGRAFIA

Factor de forma delvalle

Cuando se pretende construir una presa, la relación entre la altura del pico y la altura máxima de la

presa se denomina "factor valle" y se indica con "K".

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b * H{tanU1+t*nUp}
l{= = b * {tanU1*tanU2}
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Formas y partes delvalle

L = longitud del pico de la presa;

B = ancho del piso del valle;

H = altura de la presa;

U1y U2 = Vértices hechos por la pendiente promedio

Los valles se clasifican de acuerdo a la relación L / H.

1, Valles en forma de garganta (L / H <3),

2. Valles estrechos (3 <L / H <6)

3. Valles anchos (L / H> 6).

Valles en forma de garganta permiten la construcción de diques de concreto delgados o gruesos. Si

otros factores están disponibles en valles estrechos en forma de U y V, el tipo de cinturón o peso se
considera primero. Se evalúa que las represas por enrocamiento de roca o presas de tierra se

construyen en valles anchos, Si se dispone de altura, es factible la construcción de diques de

gravedad, el factor de callejón (K), límite económico para la presa de concreto 5 en América',7 en

Italia; se acepta como 11 en Francia. Si esto es mayor que esto, requiere que no haya presa de

concreto.

hl:L/II

SITUACION TOPOGRAFICA DE LAS REPRESAS / GEOLOGIA DE CIMENTACIONES Y

GEOLOGIA ESTRUCTURAL

Fundaciónr Debe ser en roca salida, deben poseer alta capacidad de carga, homogenea y
generalmente impermeable. Estas condiciones son para cualquier tipo de presa. En caso que

presente fisuras, estas deben ser llenadas con inyecciones.

Cimentaciones en grava: Los cimientos en este tipo de material, la capacidad de carga es bastante

buena, los asentamientos son despreciables pero la permeabilidad es alta. Estos lugares

generalmente no son adecuados para presas en arco y presas de contrafuerte, Estos lugares son

aptos para presas rellenas de roca, de tierra y de gravedad ya que puede haber una gran cantidad

de agua de infiltración hay tomar algunas medidas para reducir las fugas de agua.
Gimientos de arena fina o limo: La erosión puede ocurrir en estos tipos de suelos, ello se debe a la
poca resistencia, grandes asentamientos y alta permeabilidad, por lo tanto, es una base adecuada

para presas bajas de concreto y rellenas de suelo. La pérdida excesiva por filtración y el tallado de la

fachada posterior son problemas importantes.

Cimientos de arcilla: Su capacidad de carga es muy pequeña, debido a la consolidación, los

asientos son muy altos y su la permeabilidad es baja; por lo tanto, se recomiendan solo para presas

de relleno de tierra y que sea categoría baja; tales proyectos requieren especial proyectos e

ingenieros experimentado

SITUACIÓN ToPoGRAFICA DE LA PRESA / Estructura geológica y geológica básica.

{¡*ñs

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Cuando la dirección de las discontinuidades (estrato, grietas, etc,) es perpendicular al eje de la

presa, el agua de la presa escapará a través de las rocas permeables. Las fugas de agua ocurrirán

en los estratos de "A", "B" y los especimenes "C", que forman estructuras oblicuas, horizontales y

anticlinales respectivamente. Si la permeabilidad de estas unidades es alta, no será posible

recolectar agua en el embalse de la presa. Si la presa es construida bajo estas condiciones, la presa

estará vacia. La estructura de lÍnea de sincronización subyacente, que está delimitada por la unidad

impermeable en la sección "D", evitará que el agua subterránea se escape a los lados, sin embargo,
habrá fugas desde los estratos que se extienden hacia la presa y aguas abajo (perpendicular al eje

de la presa).

La estratificación más apropiada en el sitio de la presa que se elegirá para evitar el agua en el lago

de la presa escapar de debajo de la presa es un sistema que consiste en capas inclinadas hacia el
lago presa (capa impermeable). En otras palabras, el sitio de la presa es ideal si el cuerpo de la
presa es impermeable a las capas y si la dirección de las discontinuidades es paralela al eje de la

presa e inclinada hacia el cuerpo. En consecuencia, es la elección ideal del sitio de la presa en
términos de retención de agua.

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FUERZAS OUE AFECTAN A LA PRESA

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FUERZAS QUE AFECTAN A LA PRESA

Una presa debe poder soportar todas las fuerzas estáticas y dinámicas que actúan sobre ella, Las

más fuezas influyentes son:

1. El propio peso de la presa.

2. Presión hidrostática del agua,

3. Base y presión de poros,

4. Lafuerza de los movimientos sísmicos.

5. La presión del hielo si se llegara el caso.

 %

ESTUDIO DE RECONOCIMIENTO

1. Evaluación de los datos que tienen en los archivos de MTA, DSl, ElE, Universidades,etc

2. lnvestigación de campo por tiempo limitado (Estudio de Reconocimiento)

3. Algunos mapas en pequeña escala, por ejemplo 1 / 25.000 o 1 / 50.000

4. Algunos datos hidráulicos sobre

a, Cuenca segundo.

b. Área de precipitación

c. Escorrentía superficial, descarga máxima {Q = R / t (m3) / s)} re,

d. Módulo de escorrentía (R / I I m2 - R / t / km2)

5. Algunos acercamientos al área del embalse, elsitio de la presa, eltipo y la altura de presa etc

6. Estudios fotogeológicos.

7, Un informe preliminar.

ESTUDIOS PRELIMINARES DE LA ZONA DEL RESERVORIOS O DE LA PRESA.

1. lnvestigaciones del sitio de la presa

a. Ubicación deleje de la presa.

b. Localización del túnel de aliviadaero.

c, Ubicación del aliviadero

d. Ubicación de la central eléctrica... etc.

2. Estudios geológicos.

3. Geofisica topografía.

4. nvestigaciones subterráneas.
I
 g

a. Perforaciones

b. Galerías de investigación.

c. Pitholes

5. Estudio de los materiales de construcción.

a. Levantamiento de campo

b. Pruebas de laboratorio.

6, lnvestigaciones de estabilidad de taludes.

7. Riesgo de terremoto y análisis de riesgo,

8. Estudios ambientales.

9. Posibilidades de fuga del área del embalse.

10. Posibilidades de fuga del sitio de la.presa.

11, Erosión y sedimentación.

INVESTIGACIÓN DETALLADA DEL SITUO PARA LA REPRESA

1 . Levantamiento topográfico

2, Mapeo geológico a una escala de: 1/5000 - 1/1000 or 1/500

3. lnvestigación subterránea mediante sondeos,.etc

4. Estudios hidrogeológicos

5. Análisis de estabilidad de taludes,

FACTORES QUE AFECTAN A LA ELECCIÓN DE TIPO DE PRESAS

1. Topografía

2. Geología,

. Capacidad O..rrg, delsuelo subyacente.

 . Cimentación de asentamientos.

. Permeabilidad del suelo de cimentación.

3. Disponibilidad del material,

4. Ubicacióndelaliviadero.
5, Datos de sismicidad.
6. Seguridad.
7. Altura del dique.
8. Vista estética.
9, Trabajo calificado.
10, Costo.

FACTORES QUE AFECTAN AL LUGAR DEL EJE DE LA PRESA

1. Topografía
2. Geología.
3. Disponibilidad de materiales de construcción.
4. Ubicación del aliviadero.
5. Lugar de ubicación de la derivación del cauce.
6. Sedimentos que fluyen en el agua.
7. Galidad de agua, libre de contaminación.
8. Costos de expropiación de Ios terrenos a inundarse.
9. Estudio sísmico.
10. Derechos de agua abajo de Ia ubicación del dique.
Presa el Limon,

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Presa Poechos-Sullana, Piura.

Presa Gallito Ciego