ESTUDIO DE INUNDABILIDAD

Transcripción

Recuperación paisajística y estudio de inundabilidad del sistema hídrico a su paso por Tena
ESTUDIO DE INUNDABILIDAD
ÍNDICE
1
INTRODUCCIÓN
2
GEOMETRÍA EN PLANTA
3
DEFINICIÓN DE LA RUGOSIDAD
4
CONDICIONES DE CONTORNO
5
RESULTADOS
5.1
Periodo de retono T=500 años
5.2
Periodo de retorno de T=100 años
6
CONCLUSIONES
7
PROPUESTA ACTUACIÓN
1
INTRODUCCIÓN
El estudio de Inundabilidad se ha realizado para conocer el alcance de la crecida del río
Tena en su paso por el municipio. Debido a su climatología y al régimen de lluvias de la
zona, el río es muy caudaloso.
A partir de la topografía realizada expresamente para este proyecto por el equipo de
obras públicas del GMT, tanto de los alrededores como del fondo del río, se ha hecho
un estudio con el programa HEC-Ras. Se ha definido la geometría del problema y
posteriormente se ha realizado una simulación con diferentes valores de caudal, entre
ellos el determinado en el anejo de hidrología para un periodo de retorno de 500 años y
también el de 100 años.
2
GEOMETRÍA EN PLANTA
Como ya se ha dicho, gracias a la topografía realizada del fondo del río y de la zona
donde se quiere ubicar la pasarela se pudieron introducir estos datos en el programa
HEC-Ras y así calcular la inundabilidad.
El trazado en planta considerado y las secciones transversales que han salido como
resultado se muestran a continuación:
Anejo 6: Cálculos de Inundabilidad 1
7.044
50.212
129.891
208.973
299.011
353.755
436.885
511.037
585.340
807.051
866.757
tena
921.691
985.612
1105.190
1060.678
t en
a
Figura 1. Trazado en planta del río Tena.
Para tener en cuenta el caudal que aporta el río Pano, lo que se ha hecho es introducir el
caudal adicional (según el estudio realizado con el HMS) en la sección 208 que es la
que se halla justo después de la confluencia de los dos ríos. De esta manera la parte
superior del río lleva un caudal Q1 menor que el caudal Q2 que lleva la parte inferior
donde se tiene en cuenta la aportación del río Pano.
3
DEFINICIÓN DE LA RUGOSIDAD
Como ya se sabe, la rugosidad es un factor muy importante a la hora de realizar cálculos
hidráulicos, pero a la vez también difícil de estimar.
Existen varios métodos para ello, aunque ninguno de determinante. A continuación se
proponen tres de estos de entre los cuales se escogerá el más adecuado o bien una media
estimada entre ellos.
¾ Fórmula de Manning- Strickler: que proponen unas fórmulas empíricas
1
D 6
n = 50 si el material es uniforme, es decir, si σ < 3
21
1
D 6
n = 90 en caso contrario σ > 3
26
Para este proyecto no ha sido posible determinar directamente estos valores debido a la
falta de una granulometría del material del río. A pesar de esto, debido a la observación
llevada a cabo, se determinó que el río estaba acorazado, y que el diámetro aproximado
de los bolos era de entre 20 y 30 cm.
¾ Forma experimental a partir de la fórmula de Manning: para ello fue necesario
realizar unas medidas de campo. Se hizo lo siguiente: se midió la velocidad del
agua, los calados existentes en el mismo instante, así como también la pendiente
geométrica del río. Entonces, suponiendo que el régimen del río es normal se puede
hallar la n con la siguiente fórmula:
2
2
2
1
1
1
1
1
1
Q = * A * Rh 3 * S 2
v = * Rh 3 * S 2
n = * Rh 3 * S 2
n
n
v
Los calados y la pendiente se calcularon directamente con los aparatos topográficos
correspondientes. En cambio la velocidad se calculó asumiendo que la velocidad del
flujo era aproximadamente igual a la de un objeto determinado (en este caso fueron
mandarinas) que flotease en su superficie. Otros muchos experimentos se han
realizado anteriormente con este método y se ha llegado a la conclusión de que los
resultados son suficientemente precisos. Se calcularon velocidades en tres puntos en
la sección transversal del río, en un tramo de 84,3 metros y los resultados obtenidos
fueron los siguientes:
Izquierda
1’ 28’’
1’ 28’’
Tiempo 1
Tiempo 2
Tiempo 3
Media
Centro
55’’
1’ 03’’
1’
59,33’’
Derecha
1’ 05’’
1’ 16’’
1’ 11’’
Teniendo en cuenta que es necesario tomar unos valores medios de la sección y que
la parte central es la más importante, se tomará como dato un tiempo medio de
recorrido del centro, aproximándola a 60”.
83,4
v=
= 1,4m / s
60
El calado de agua medio en ese momento se encontraba alrededor de 0,5 metros.
Y finalmente la pendiente media del tramo en cuestión se estimó:
i=
492,215 − 491,901
*100 = 0,4%
83,4
n=
2
1
1
* 0,5 3 * 0,004 2 = 0,029
1,4
Con estos resultados, y teniendo en cuenta que los resultados experimentales pueden
tener algunos errores debido a la dificultad de la toma de datos se tomará un Manning
en un intervalo de entre (0,029-0,03). Para poder corroborar este dato a continuación se
aplicará aún un tercer método.
¾ A partir del libro “Roughers Characterístics of natural Channels” de Barnes (1967),
que a través de fotos de ríos y por similitud al río de estudio, se le asigna un
determinado coeficiente de rugosidad. En este caso se ha visto que el río Tena
podría ser similar a:
n = 0,032
Río Salt después de
la presa de Stewart
Mountain, Arizona.
El diámetro del
sedimento está
comprendido entre
10 y 25 cm.
n = 0,038
Río Spokane en
Spokare,
Washington.
El tamaño de
sedimento es de
aproximadamente
A continuación se presentan dos fotografías correspondientes al río Tena:
En la fotografía de la izquierda se puede ver el margen izquierdo del río Tena justo
antes de llegar al puente peatonal. A la derecha se pude ver un tramo entero del río en el
que existe una isla y se puede apreciar el material granular, situado entre el puente de la
misión y el puente peatonal, aguas arriba de la fotografía anterior.
Con estas comparaciones se le asigna un valor a la rugosidad comprendido en el
intervalo (0,032 – 0,038). Por lo tanto lo aproximaremos a 0,035.
La rugosidad que se ha discutido hasta el momento es la que se refiere al centro del río,
pero también es necesario calcular la de las orillas, que tendrá influencia en caso de
inundación. Así pues a partir del anterior valor escogido y teniendo en cuenta que en las
orillas existe vegetación abundante, se le asignará un Manning más elevado, de
aproximadamente 0,04.
4
CONDICIONES DE CONTORNO
La condiciones de contorno definidas, a falta de más datos del comportamiento ni de la
topografía del río aguas arriba ni aguas abajo, ha sido considerar el calado normal aguas
arriba y aguas abajo y por lo tanto con una pendiente motriz igual a la pendiente
geométrica media del tramo del río considerado en este estudio.
La pendiente del tramo, sin tener en cuenta los efectos de la curva, es de
aproximadamente el 0,3%.
5
RESULTADOS
Se ha realizado un estudio de inundabilidad con el programa HEC-Ras, en el que se ha
introducido la topografía y las características del terreno y con un caudal de periodo de
retorno de 500 años se ha hecho el estudio.
Ahora bien, teniendo en cuenta que en Ecuador no es necesario diseñar las
infraestructuras para periodos de retorno tan grandes y debido a la envergadura de la
obra esta sería muy difícil y costosa de realizar, se ha estudiado también los efectos de
una avenida para un caudal con un periodo de retorno de 100 años.
Así pues los caudales estudiados son los siguientes:
Figura 5. Planta del río con los caudales correspondientes. En verde los de T=500 años y en
rojo los T=100 años.
5.1
Periodo de retono T=500 años
5.2
Periodo de retorno de T=100 años
6
CONCLUSIONES
Como ya se ha visto, proyectar una estructura para un periodo de retorno tan elevado
como 500 años es imposible económicamente hablando para el municipio de Tena. De
hecho lo que se debería hacer es minimizar los costes de la estructura. Estos se pueden
definir como los costes de construcción más los costes por los daños causados en caso
de avenida.
En este caso, y a pesar de no haber hecho un estudio detallado de costes, se ha llegado a
la conclusión de que Tena no puede asumir los costes de construcción para un periodo
de 500 años, y por eso se proyectará la estructura para 100 años, que es lo que se hacía
en España hasta los años noventa.
7
PROPUESTA ACTUACIÓN
Como ya se ha comentado a idea es construir unas pasarelas elevadas del suelo que
minimicen el impacto en el medio en el que se ubicaran. Por esta misma razón se ha
llegado a la conclusión que aprovechando la elevación de dichas pasarelas estas se
ubicarán a cota justo por encima del nivel de inundación para periodo de retorno de cien
años. Es decir, según los resultados obtenidos con el Programa HEC-Ras y presentados
en el apartado 4.2 en todo momento se proyectará la pasarela para quedar unos 20 cm
por encima de la cota máxima de inundación para el periodo de retorno escogido de 100
años.
Esta solución permitirá no tener que construir estructuras de contención de las aguas del
río y por lo tanto se evitará también el impacto visual que estas causarían, ya que dichos
muros deberían ser de una altura tal que la pasarela ya no tendría el mismo sentido por
el paisaje natural y sus vistas.
Dicho esto, es muy importante pues, tener en cuenta en el cálculo de la cimentación la
posible erosión local que podrían causar las avenidas que inundaran las zonas por
debajo la pasarela, para que dicha cimentación no se pudiera descalzar provocando así
la caída de las pilas.

ESTUDIO DE INUNDABILIDAD

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