Revisión de alternativas técnicas para el Canal del Dique.

Revisión de alternativas técnicas para el Canal del Dique.

Revisión de alternativas
técnicas para
el Canal del Dique.
Foro “Reflexiones sobre el Canal del Dique:
causas y efectos de la Ola Invernal”
Cartagena 4 de Mayo de 2011
Salón Amarillo Palacio de la Proclamación
Gobernación de Bolívar
EXISTE UNA SOLUCIÓN TÉCNICA A
LOS PROBLEMAS DEL CANAL DEL
DIQUE?
La solución tiene que cumplir los
siguientes objetivos


Caudales mínimos

Garantizar la demanda de agua potable.

Controlar la cuña salina.
Mejorar el sistema medio ambiental del corredor
del canal del dique (humedales, ciénagas,
lagunas y biodiversidad)



Mantenimiento de la comunicación entre el Canal del Dique y
el Rio Magdalena para asegurar la continuidad de los
fenómenos de subienda y bajanza
Mantenimiento de la comunicación entre el Canal del Dique y
las Ciénagas
Integrar el plan de manejo del santuario de fauna y flora el
Corchal del Mono Hernandez
La solución tiene que cumplir los
siguientes objetivos

Controlar la sedimentación en las bahías de
Cartagena y Barbacoas, el mar y las ciénagas.


Reducir el impacto de los sedimentos sobre el Parque Nacional
Natural Islas del Rosario y San Bernardo
Reducir el costo de dragados de mantenimiento

Reducir y mitigar cualquier impacto sobre la vida
de los habitantes de la zona

Garantizar y mejorarla navegación en el Canal del
Dique.

Control de inundaciones
La solución tiene que optimizarse

Objetivos no pueden ser rígidos, ya que existe
mucha incertidumbre en como definir algunos



Se puede comprobar que el diseño puede cumplir con
algunos objetivos pero otros tendrán que definirse mas
concretamente durante y después de la construcción
Cuanto mas flexible sea la solución mas fácil será
adaptarla a cumplir objetivos
Es necesario realizar una verificación de la
alternativa para optimizarla (value engineering)
Estudios Recientes del Canal del Dique
Universidad del Norte 1997, 1999 y 2003
 Compagnie Nationale du Rhone 2006,
2007
 Universidad Nacional de Colombia 2007,
2008

REVISIÓN Y VALIDACIÓN DE LA
ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN DE
ESTRECHAMIENTOS
ASPECTOS
HIDROSEDIMENTOLÓGICOS
Modelación de Alternativas

Modelo HEC-RAS hidráulico y de sedimento y
calidad de agua (UNAL)
Modelo Numérico del Sistema




Efectos Sobre el Caudal de Entrada y los Niveles
de Agua a lo Largo del Canal
Permite modelar los flujos en el canal,
interconexiones y desbordes mediante la
definición de un gran numero de parámetros y
suposiciones.
Comparación de alternativas para reducción de
caudal y sedimento
La información de las conexiones y el
comportamiento de las ciénagas no se conoce bien
Alternativas con Estrechamientos

Tres estrechamientos
Ancho
(m)
Cota
solera
(nsnm)
Calado
95%
(m)
Estrech.
Ubicación
L
(km)
1
Km 1 - Km 7
6 Km
40 m
-1.7 m
3.7 m (12
pies)
2
Km 43 - Km 48
5 Km
40 m
-3.5 m
5.2 m
3
Km 72 - Km 77
5 Km
40 m
-4.5 m
5.8 m
Mejoras de las interconexiones
 Esclusa en Paricuica

Resultados de las simulaciones





Esta alternativa reduce tanto caudales altos como
bajos
La solución propuesta de los estrechamientos
cumple con la reducción de caudal y sedimento
pero con una gran incertidumbre
Extender los estrechamientos no mejora la
alternativa en gran medida
Con un ancho de 55 m no se reduce suficiente el
caudal y el sedimento incluso alargando los
estrechamientos
La cuña salina no afecta las tomas de agua a
pesar de reducir los caudales mínimos
ASPECTOS
DE NAVEGABILIDAD
Condiciones de Navegabilidad
Efecto de Succión de las Orillas del Canal
 Hundimiento Dinámico (“Squat”)
 Perdida de maniobrabilidad en la bajada
 Efectos del Viento
 Maniobras de la entrada
 Interacciones entre los Planchones
 Curvas en los Estrechamientos
 Navegación Doméstica

Convoy Típico
Condiciones Hidráulicas (Modelo 2D)
Estrechamiento 1
Recomendaciones USACE (1980)
USACE) EM 1110-2-1611 “Layout and
Design of Shallow Draft Waterways”
Anchuras Mínimas Necesarias
21
46
32
56
Manga del
Convoy (m)
60
Anchura Minima de Canal (m)
15
Anchura
Mínima del
Canal (m)
40
55
50
45
40
35
15
20
25
M anga del Convoy (m)
30
35
Conclusiones sobre la Navegación

Usando las recomendaciones del USACE, como
mínimo los estrechamientos deberían tener una
anchura de 55 m en la solera, e incluso más en
las pequeñas curvas de los estrechamientos 2 y 3
a no ser que se enderecen esos tramos.

Estudio detallado de navegación. En el mejor de
los casos este estudio consistiría en un modelo
físico y un modelo virtual (numérico) de tiempo
real.
ASPECTOS DE DISEÑO
Y CONSTRUCCIÓN
Revisión Diseños Conceptuales

Se identificaron varios ajustes que son necesarios
en los siguientes aspectos del diseño:








Trampa de Sedimentos en Calamar
Obras de Mejora de las Conexiones Canal-Ciénaga
Capacidad Portante de los Suelos
Anchura de los estrechamientos
Talud de las Estructuras
Tamaño de la Roca
Cota del Fondo de los Estrechamientos
Necesidad de Dragado
Aspectos Geotécnicos


Datos SPT y ensayos de resistencia de corte indican que en
general una capa de suelos muy blandos (lodos con valores
de SPT <5) que van ganando consistencia con la
profundidad.
A partir de cierto nivel aumenta significativamente la
consistencia: -4 msnm Est 1, -7 msnm Est 2 y -12 msnm
Est 3.
Diseño Preliminar
Sección Típica Estrechamiento 1
Diseño Preliminar
Sección Típica Estrechamiento 2
Diseño Preliminar
Sección Típica Estrechamiento 3
ANÁLISIS HIDRÁULICO PRELIMINAR
DE LA ALTERNATIVA DE ESCLUSAS
Elementos de la Solución de Esclusas y
Compuerta
Estructuras hidraulicas en Calamar
Compuertas
• 3 compuertas situadas en un canal secundario
• Compuertas pueden permitir un caudal máximo de 1,400
m3/s
• El tipo de compuerta tiene que ser validado
Esclusa
• Para convoyes de 210x26 m
• Dragado de 3 m
• El salto de agua puede llegar a 7 m
• Diferencia de 13 m entre el cuenco y el rio durante
mantenimiento.
Estructuras de mejora de las conexiones
Esclusa en Paricuica
• En el Km 104 con un salto de 2.5 m
Darsena de sedimentacion en Barbacoas?
Solución de Esclusas y Compuerta
Alternativa de Control de Caudales
Periodo
Caudal Máximo (m3/s)
Diciembre - Marzo
700
Mayo - Junio
450
Septiembre - Octubre
300
Caudal (m3/s)
1400
1200
Observado
1000
Q Controlado
800
600
400
200
0
Tiempo
Conclusiones preliminares de la Alternativa de
Esclusas en Calamar y Paricuica






Para caudales altos (10%) se disminuyen las profundidades
(niveles) en cerca de 1 m, en los primeros 40 km. del Canal.
Los niveles en las ciénagas son muy similares a excepción de
Jobo, en la que se pueden reducir hasta un metro para los
valores altos (10% de los casos
Se reduce el intercambio en Jobo y Aguas Claras
Los resultados del modelo sugieren que para la hidrógrafa
simulada la Alternativa de la Esclusa en Calamar y Paricuica,
se reduce el sedimento que sale al mar en mas de 40%, de
4.35 a 2.49 Mton/año
No se reducen los caudales mínimos por lo tanto no se
puede esperar un incremento en la penetración de la cuña
salina.
Estos resultados dependen mucho de los parámetros y
condiciones definidas en el modelo para los que existe en
este momento mucha incertidumbre
SIGUIENTES PASOS
Verificación de la Alternativa de Control de
Caudales


Estudio inicial de verificación y optimización (“value engineering”) de la
solución para reducir costos del proyecto incluyendo diseños y construcción.
Ejemplos de algunos de los aspectos del proyecto que podrían ser parte de
este estudio y que podrían contribuir de una manera importante a reducir
los costos:
 Alternativas de la cámara de la esclusa: se estudiarían alternativas
posiblemente más económicas y sencillas, como por ejemplo con
sección transversal trapezoidal, paredes con tablestacas de amarre, o
ataguías celulares.

Los muros de aproximación también podrían simplificarse, por ejemplo
limitando el numero de duques de alba o con muros guía sobre pilotes.

Compuertas de control de caudales de tamaño mas reducido (o menos
compuertas) para permitir menores flujos manteniendo los requisitos de
navegación.

Estabilización de las pendientes laterales con enrocado en vez de muros
de concreto.
Verificación de la Alternativa de Control de
Caudales

Mas ejemplos
 Identificar si los modelos numéricos son suficiente y evitar la necesidad
de modelos físicos.

Considerar la posibilidad de un cambio en la alineación del canal que
permita eliminar el canal de temporal.

Verificar si se necesita la esclusa de Paricuica o con la obra de Calamar
se proporciona un mejoramiento en las condiciones que cumplan con los
requerimientos del MADVT.

Identificar y programar partes independientes del proyecto para realizar
el diseño y la obra por fases.

Este trabajo se debe realizar conjuntamente con los constructores (El
Consorcio) para poder preparar costos y cronogramas realistas.
EXISTE UNA SOLUCIÓN TÉCNICA A
LOS PROBLEMAS DEL CANAL DEL
DIQUE?
EXISTE UNA SOLUCIÓN TÉCNICA A
LOS PROBLEMAS DEL CANAL DEL
DIQUE?
SI, PERO ES NECESARIO DEFINIRLA,
VERIFICARLA Y OPTIMIZARLA