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Modelaci�n de un Sistema para el Control
de Inundaciones, en la Planicie Aluvial del R�o Lodana,
Manab�-Ecuador
Modeling of a Flood
Control System in the Lodana River Alluvial
Plain, Manab�-Ecuador
Modelagem de um Sistema
de Controle de Inunda��es na Plan�cie
Aluvial do Rio Lodana, Manab�-Equador
�
Juan C.
G�mez I
jgomez1812@hotmail.com
https://orcid.org/0000-0002-1040-8574
Correspondencia: jgomez1812@hotmail.com
Ciencias Ciencias
Sociales y Pol�ticas
Art�culos de investigaci�n
*Recibido: 16
de junio de 2021 *Aceptado: 31 de julio
de 2021 * Publicado: 10 de agosto de
2021
I.
Ingeniero Civil, Instituto de Postgrado de la
Universidad T�cnica de Manab�, Ecuador.
Resumen
Se establece un
planteamiento metodol�gico para evitar y controlar las inundaciones producidas
por Fen�menos clim�ticos torrenciales que producen aluviones y grandes
movimientos de sedimentos (bajo distintas formas) son muy frecuentes, en etapa
Invernal en la Parroquia Lodana del Cant�n Santa
Ana.� Los estudios para el dise�o de
obras de control se realizan en general. En el presente trabajo se utilizan
modelos matem�ticos sencillos para la simulaci�n hidrol�gica de crecidas en
cuencas con escasa informaci�n hidrometeorol�gica y
nula instrumentaci�n. Esta metodolog�a requiere estimar la lluvia de dise�o
asumiendo un nivel de riesgo, evaluar la eficiencia de distintos planes de
control mediante simulaciones de distintas alternativas de obras y seleccionar
aquella de menor costo. El dique lograr�a evitar artificialmente las inundaciones
en la zona agr�cola de este sector Rural.
Palabras
claves: Inundaci�n; lluvia de dise�o; protecci�n de zona
agr�cola.
Abstract
A methodological approach is established to avoid and
control floods produced by torrential climatic phenomena that produce alluvium
and large movements of sediments (under different forms) are very frequent, in
the Winter stage in the Lodana
Parish of the Cant�n Santa Ana. Studies for the
design control works are carried out in general. In
the present work, simple mathematical models are used
for the hydrological simulation of floods in basins with little hydrometeorological information and no instrumentation.
This methodology requires estimating the design rainfall assuming a level of
risk, evaluating the efficiency of different control plans through simulations
of different work alternatives, and selecting the one with the lowest cost. The
dam would artificially prevent flooding in the agricultural area of this rural
sector.
Keywords: Flood; designer rain; protection of agricultural area.��� .
Resumo
Estabelece-se
uma abordagem metodol�gica
para evitar e controlar inunda��es produzidas por fen�menos
clim�ticos torrenciais que produzem
aluvi�es e grandes movimentos
de sedimentos (sob diferentes formas) s�o muito frequentes,
na fase de inverno na freguesia de Lodana do Cant�n de Santa Ana. Estudos
para o projeto os trabalhos
de controle s�o realizados em
geral. No presente trabalho,
modelos matem�ticos simples s�o utilizados para a simula��o hidrol�gica de cheias em bacias com
poucas informa��es hidrometeorol�gicas e sem instrumenta��o. Esta metodologia requer estimar a precipita��o de projeto assumindo um n�vel de risco, avaliando a efici�ncia de
diferentes planos de controle atrav�s de simula��es de diferentes alternativas de trabalho e selecionando aquela de menor custo. A barragem evitaria artificialmente
as inunda��es na �rea agr�cola deste
setor rural.
Palavras-chave:
Inundar; chuva de designer; prote��o
da �rea agr�cola.
Descripcion de la realidad
problem�tica
En los �ltimos a�os Ecuador, la Provincia
de Manab� ha sufrido periodos de lluvias intensos que han generado un sinn�mero
de emergencias y damnificados, convirti�ndose en un problema de relevancia
nacional, que ha llevado a reestructurar los sistemas de gesti�n del riesgo,
protecci�n de �reas urbanas y rurales.
Fen�menos clim�ticos torrenciales que
producen aluviones y grandes movimientos de sedimentos (bajo distintas formas)
son muy frecuentes en estas zonas, produciendo perdidas
en el Sistema Agr�cola, Habitacional e inclusive da�os a comunidades, recintos
o ciudades.
Justificacion del problema
Mediante esta modelaci�n se aplicar� una
metodolog�a de estudio de cuencas, mediante modelos matem�ticos que permitir�n
el dise�o de obras de control de aluviones.
Que servir� de control de inundaciones
producidas en la estaci�n invernal del �rea de influencia del Rio Lodana, evitando que grandes �reas de cultivo agr�colas,
viviendas e infraestructura vial sufran da�os, y poder evitar el gasto
econ�mico que afectar�a la condici�n humana y social de la Provincia y sus
comunas.
�����������
Formulacion del problema
Que caracter�sticas o especificaciones
deber�an tener la modelaci�n de un sistema para el control de inundaciones en
la planicie del rio Lodana.
Hipotesis
La modelaci�n de un sistema hidr�ulico de
la planicie aluvial del rio Lodana, permitir�
controlar las inundaciones en el medio urbano rural de esa localidad.
Se trata en general de peque�as y medianas
cuencas (menores a 50 km�) de meseta que desaguan en la llanura aluvial de los
valles productivos del Sitio Lodana y sus
alrededores.
Objetivos:
generales y especificos
General
Modelar un sistema de control, en la
planicie aluvial del Rio Lodana. (Manab�, Ecuador).
El objetivo primordial de este trabajo es aplicar una metodolog�a de estudio de
cuenca del Rio Lodana mediante modelos matem�ticos
que permiten el dise�o de obras de control de aluviones.
Especificos
La utilizaci�n de modelos matem�ticos
representa un avance en las metodolog�as aplicadas actualmente al estudio de cuencas
aluvionales
Los valores del m�todo n�mero de curva CN,
caracter�sticos representan suelos con bajo umbral de escorrent�a, con valores
pr�ximos a los estimados calculados.
Mediante simulaciones con el m�todo se
obtienen hidr�gramas de crecida para distintas
alternativas de obras de control. La selecci�n del mejor plan de control se
realiza con criterios de eficiencia en el control y econom�a del conjunto de
obras.
Las obras realizadas de acuerdo a esta
metodolog�a, han dado buenos resultados en el control de aluviones, aunque se
estima que a�n no han trabajado bajo condiciones de dise�o.
La ausencia de informaci�n espacial de
tormentas y de aforos, caracter�sticas de estas regiones poco pobladas, impide
el uso de modelos distribuidos y t�cnicas m�s precisas que requieren mayor
informaci�n.
Materiales y metodos
En el sector de esta Microcuenca se
identifican dos unidades de caracter�sticas morfol�gicas bien definidas: valles
fluviales y zonas colinadas. Algunos procesos de
hundimiento y levantamiento ligados a la tect�nica del cuaternario han
permitido la formaci�n de terrazas aluviales a lo largo de los valles y por lo
general se encuentran disectadas por la erosi�n
fluvial reciente.
El Rio Lodana,
situado en la Parroquia Lodana del cant�n Santa Ana,
se caracteriza por presentar diferentes tipos de rocas de edad terciaria,
dispuestos sobre basamento de rocas volc�nicas sedimentarias de edad cret�cica,
que afloran en diferentes sectores de la Cordillera Costera; tambi�n existen
dep�sitos sedimentarios cuaternarios distribuidos en las partes bajas del
sector que conforman los niveles actuales de dep�sitos aluviales a lo largo de
los r�os y esteros del cant�n.
La precipitaci�n anual media oscila entre
529,40 a 1000 mm, con lluvias distribuidas en invierno y verano, el desarrollo
de la vegetaci�n es abundante ya que es una zona netamente ganadera y agr�cola.
En los valles predominan Entisoles de distintas texturas aptos para la realizaci�n
de la actividad agr�cola con suministro de riego. Alfisoles
que son suelos formados en superficies suficientemente j�venes. Su r�gimen de
humedad es tal que son suelos capaces de suministrar agua a las plantas mes�filas durante m�s de la mitad del a�o o por lo menos
durante m�s de tres meses consecutivos a lo largo de la estaci�n de
crecimiento.�
La morfolog�a de los cursos fluviales es de
tipo braided (sinuosidad <1,5 de acuerdo a la
clasificaci�n de (Leopold et al 1964), tipicos de clima �ridos, con descargas extremas y de r�pida
variaci�n y vegetaci�n escasa. Transportan gran cantidad de materiales como
carga de fondo que, junto con la falta de competencia local de la corriente por
perdida de caudal y fluctuaci�n de descarga, ser�an los factores principales en
la formaci�n t�picas de barra de arenas o gravas (Fahnestock,
1963).
Su caracter�stica principal es la unidad
geom�trica, estas corrientes se caracterizan por una sinuosidad baja (menor a
1,5) y multiplicidad 1, es decir, un �nico canal. Son muy inestables, tendiendo
a evolucionar a otros tipos de r�o. Tienen caudal de alta energ�a y gran
capacidad erosiva. Las barras caracterizadas en los cauces son de tipo
longitudinal, transversal y de punta (point bar); la
ausencia de barras diagonales indica que se trata de lechos inestables que se
modifican en cada crecida (Smith, 1974).
La sinuosidad de un r�o es el �ndice que
representa cuanto el trazado del r�o se aparta de una l�nea recta. Se mide por
la relaci�n entre la distancia que separa dos puntos a lo largo de la parte m�s
profunda del cauce, o thalweg y la distancia en l�nea
recta entre ellos. Un cauce en l�nea recta tiene una sinuosidad de 1.0,
mientras que se describen los r�os como me�ndrico
cuando la sinuosidad es mayor de 1.5.
Figura 1: Din�mica fluvial:
valores de referencia para sinuosidad, pendiente y formas de un cauce.
![]() |
Informaci�n base y
relevamientos
Analizando fotograf�as a�reas, cartas
topogr�ficas e im�genes satelitales se delimitan las cuencas y se reconocen las
caracter�sticas fisiogr�ficas e hidrogr�ficas. Mediante AutoCAD o Gis se
cuantifican las variables de mayor inter�s en la determinaci�n de par�metros
empleados por el modelo matem�tico: superficie de las cuencas longitud a la
divisoria de aguas, longitud de cauces, densidad de drenaje superficial,
vegetaci�n y suelos.
Como se mencion�, la ausencia de
instrumentaci�n en las cuencas, obliga a reconstruir las caracter�sticas de las
crecidas, vol�menes, caudal, cotas. De los diversos m�todos existentes para
reconstruir paleocrecidas (Salas et al, 1992), se
utilizaron eventos externos: indicadores de cotas y datos hist�ricos. Los
indicadores de altura alcanzada que se relevan en el campo son estructuras de
erosi�n (l�neas de corriente) y de deposici�n (dep�sitos finos de aguas quietas
son los m�s conspicuos). El an�lisis hist�rico se realiza mediante informaci�n
de los pobladores del lugar, principalmente de altura alcanzada por el agua y
duraci�n e intensidad de tormenta. Esta informaci�n se complementa con medidas
hidr�ulica de los canales (dimensiones, pendiente) y de sedimentos del cauce
(m�todos de competencia del flujo), a efecto de estimar caudales circulantes y
velocidades de flujo. Es necesario recordar los problemas de muestreo que se
presentan debido a la granulometr�a y su variabilidad. En r�os perennes, la
evoluci�n de la granulometr�a de los materiales de los cauces con abundante
carga de fondo, tienen una forma exponencial decreciendo hacia la desembocadura
seg�n Leopold, 1964.
La estructura en terrazas permite realizar
trasvases a cuencas que disponen de elementos de conducci�n adecuadas para
evacuar las crecidas con peque�as obras y con poco movimiento de suelos para
conformaci�n de canales de conducci�n. La factibilidad t�cnica de trasvasar
parte de las crecidas se verifica mediante topograf�a de detalle y perfiles en
el �rea de inter�s. Esta topograf�a debe servir adem�s para el c�lculo de
movimientos de suelos y para la estimaci�n de tiempos de las tareas implicadas
y sus costos. Es necesario evaluar el impacto ambiental de estos diques y
canales.
En aquellas zonas productivas que est�n
protegidas por canales perif�ricos se eval�a el canal m�ximo transitable a fin
de incluirlos en la simulaci�n de planes de control como restricci�n en el
caudal erogado por los diques. La capacidad m�xima del canal se estima a trav�s
de medici�n de secciones de flujo en varios puntos, pendiente (S) y calculando
la velocidad del flujo mediante a trav�s de Manning:
Donde n: coeficiente de fricci�n de Manning y R: radio hidr�ulico (m).
Lluvia de dise�o
La elecci�n de la tormenta de dise�o tiene
por objetivo asumir una probalidad de ocurrencia que
minimice los riesgos que esta puede provocar sobre la cuenca. Un criterio puede
ser tomar como tormenta de dise�o la precipitaci�n m�xima probable (PMP) y en
ese caso la inversi�n necesaria para el control aluvional
superar�a los valores econ�micos para que la actividad productiva sea rentable.
Teniendo en cuenta los bienes a proteger se
estima suficiente asumir que el riesgo oscile en un 20% para un periodo de 20
a�os en el caso de la producci�n agr�cola.
El periodo de retorno de la tormenta de
dise�o se establece en funci�n de dicho margen de seguridad utilizando la
funci�n binomial (Bedient&Hubert, 1948).
Donde S: seguridad, T: tiempo de retorno,
n: periodo de a�os para el cual se requiere seguridad
A partir de esta f�rmula se determina que
para tener el 80% de seguridad durante un periodo de 20 a�os se debe tomar una
tormenta con una recurrencia de 90 a�os.
En estudios realizados en la regi�n Norte
Central de Manab�, se determin� en el INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA E
HIDROLOGIA (INAHMI) en el 2015, se determin� que el 80 % de las tormentas
tienen una duraci�n menor a
5.40 h. En la Figura 2 muestras las curvas
generalizadas para el �rea del Rio Lodana y cuenca
menor a 200 km2 de l�minas totales de lluvia en relaci�n con la duraci�n y
periodo de retorno; el �ESTUDIO DE LLUVIAS INTENSAS�, elaborado por el Ing.
Luis Rodr�guez Fiallos publicada el a�o 1999 se obtuvo datos de caudales m�ximo
de 1.089,60 m3/s en una sub-cuenca de 294,10 km2. Utilizando esta curva se
estima que para un tiempo de recurrencia de 90 a�os y una duraci�n de 5.40h, la
lluvia de dise�o es la que produce una l�mina de 70,00 mm/h.
Cuadro n� 1: intensidad
duraci�n frecuencia estaci�n m0005 portoviejo
ESTACI�N |
INTERVALOS
DE TIEMPO (minutos) |
ECUACIONES |
R |
R2 |
|
C�DIGO |
NOMBRE |
||||
M0005 |
PORTOVIEJO |
5
< 120 |
𝑖 = 175.897 ∗ 𝑇
0.2692 ∗ 𝑡−0.5042 |
0.9901 |
0.9802 |
120<
1440 |
𝑖 = 891.120 ∗ 𝑇
0.2424 ∗ 𝑡−0.8418 |
0.9975 |
0.9950 |
![]() |
|
Per�odo |
de
Retorno |
T (a�os) |
|
||
T
(min) |
2 |
5 |
10 |
25 |
50 |
100 |
5 |
94.2 |
120.5 |
145.2 |
185.9 |
224.0 |
269.9 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
66.4 |
85.0 |
102.4 |
131.0 |
157.9 |
190.3 |
15 |
54.1 |
69.3 |
83.5 |
106.8 |
128.7 |
155.1 |
20 |
46.8 |
59.9 |
72.2 |
92.4 |
111.3 |
134.2 |
30 |
38.2 |
48.8 |
58.8 |
75.3 |
90.8 |
109.4 |
60 |
26.9 |
34.4 |
41.5 |
53.1 |
64.0 |
77.1 |
120 |
18.7 |
23.4 |
27.7 |
34.6 |
40.9 |
48.4 |
360 |
7.4 |
9.3 |
11.0 |
13.7 |
16.2 |
19.2 |
1440 |
2.3 |
2.9 |
3.4 |
4.3 |
5.0 |
6.0 |
Figura 2. Curvas
lamina-duraci�n periodo de retorno.
![]() |
La distribuci�n temporal (hietograma) se estima de acuerdo a la de la mayor tormenta convectiva registrada en el �rea
de influencia de la cuenca estudiada. El intervalo de tiempo elegido y por
consiguiente la altura de l�mina ca�da en ese periodo. Es conveniente realizar
un an�lisis de sensibilidad del caudal respecto al tiempo de discretizacion para estimar el error que se est� cometiendo
en el c�lculo del hidr�grama.
Figura 3. Hidr�gramas modelados. Hietograma
de dise�o.
0��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 50
�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
5��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 40
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
10������������������������������������������������������������������������������������������������������� 30
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 20
15��������������������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 10
20�����������
Cuadro 2. Hidr�gramas modelados.
Simulaci�n
hidrol�gica de cuencas
Para la simulaci�n del proceso de
escorrent�a superficial se utiliza el modelo de eventos HEC1 que representa el
proceso de lluvia �escorrent�a dentro de cada subcuenca.
Los resultados finales del proceso de modelaci�n son los hidr�gramas
de escorrent�a directa para las distintas subcuencas
definidas y en cualquier punto deseado, dato fundamental para las dimensiones
de las obras de control.
Uno de los mayores inconvenientes al
realizar estudios para el control aluvional es la
ausencia de informaci�n meteorol�gica y de caracter�sticas propias de la
cuenca, por lo que la metodolog�a propuesta se basa en aquellos m�todos de
c�lculo que tienen pocos par�metros. A medida que se avance en el conocimiento
de la din�mica de los procesos en las cuencas se podr�n utilizar m�todos m�s
precisos.
Para la determinaci�n de la precipitaci�n
efectiva se utiliza el m�todo de Curva Numero (CN) del servicio de conservaci�n
de suelos de EEUU, que cuantifica las p�rdidas seg�n las caracter�sticas del
suelo (medidas de calicatas y ensayos de infiltraci�n) y humedad antecedente
(valor dif�cil de obtener debido a la falta de mediciones).
La transformaci�n de lluvia en escorrent�a
directa se realiza mediante el Hidr�grama Unitario
Adimensional (SCS) que incluye formulas emp�ricas que relacionan las
caracter�sticas de la cuenca y de la precipitaci�n aplicada cuyo par�metro
tiempo de retardo (TI) se ajusta a trav�s de mediciones de campo. El hidr�grama de la cuenca puede considerarse triangular dada
la peque�a dimensi�n de las cuencas, con lo que solo se mide en el campo el
caudal pico y el tiempo base, la elecci�n del intervalo de tiempo del hidr�grama resultante es importante para no generar
problemas num�ricos y resultados err�neos (en general se toma a 1 a 5 min).
La calibraci�n de los par�metros CN y TI,
se realiza con informaci�n de campo de algunos eventos en el que se disponga
datos de precipitaci�n y sus caudales resultantes. Luego se corre el modelo
hasta ajustar el hidr�grama calculado con el
observado en el campo. Es un proceso de prueba error donde se ajustan los
par�metros hasta obtener coincidencia entre ambos hidr�gramas.
Es necesario recordar que el comportamiento de la cuenca (y sus par�metros) no
ser� igual para precipitaciones de mayor periodo de retorno.
Los tiempos de retardo ajustados por
calibraci�n se comparan con los valores obtenidos con f�rmulas propuestas por
distintos autores para otras regiones.
Bedient:
Kirpich:����������������������
Temez:
������������������
�� �����������������������������
donde Tl; tiempo de
retardo (h); D: distancia a la divisoria de aguas (pies); S: retenci�n de
m�xima potencial; y: pendiente (%); CN: curva n�mero; tc.
Tiempo de concentraci�n (h); L: longitud del cauce principal (Km); i: pendiente
media del cauce principal (〖mm〗^(-3)).
La laminaci�n en embalses se realiza por el
m�todo de Puls modificado ya que solo requiere
estimar la curva cota-volumen del embalse, que se obtiene midiendo ancho, pendientes laterales y pendiente del fondo del cauce. Estos
par�metros son K (constante de almacenamiento), que representa el tiempo
promedio del viaje de la onda en el tramo, y X (coeficiente adimensional, var�a
entre 0 y 0,5), representa la difusi�n en el tramo, no tiene relaci�n directa
con las caracter�sticas f�sicas del cauce sino con la resoluci�n num�rica de la
ecuaci�n.
Luego de ajustar los par�metros para cada
una de las subcuencas junto con sus caracter�sticas
fisiogr�ficas se obtiene un hidr�grama de
salida-caudal pico y volumen y producto de la tormenta de dise�o elegida.
Obras de control
Los diversos tipos de obra de control
admiten diferentes alturas m�ximas y consecuentemente diferentes vol�menes de
almacenamiento.
La atenuaci�n del caudal pico con grandes
embalses implica obras con materiales costosos. Por otro lado, la misma
atenuaci�n del hidr�grama natural puede lograrse con
un gran n�mero de obras peque�as de bajo costo. El an�lisis realizado busca
obtener la configuraci�n de obras de m�nimo costo para igual efectividad en el
control.
Con el modelo HEC-1 calibrado se simulan
distintos planes de control combinado obras de ubicaci�n y dimensiones
distintas. Las obras transversales y sus desag�es y las derivaciones se dise�an
siguiendo lineamientos que pueden encontrarse en la bibliograf�a del tema,
tales como AIDI (1983), TRAGSA et al. (1994), en cuanto a tipo de obras,
c�lculo de estabilidad, empujes, materiales, etc.
Todas las alternativas son evaluadas
econ�micamente en base a costos regionales de mano de obra y materiales y se
selecciona la que tiene mejor relaci�n efecto-costo.
Con este m�todo de simulaci�n se obtienen
los hidr�gramas completos, en cualquier punto de la
red, resultantes de las alternativas planteadas. La informaci�n m�s relevante
que se obtiene es: caudal pico saliente (entrante al dique), caudal pico
saliente del dique (por derivaci�n o por vertedero) y orificios de desag�e),
volumen de la crecida.
Por �ltimo, se realiza un plan de
intervenci�n por etapas en las cuencas de acuerdo a los recursos disponibles,
priorizando aquellas obras de mayor impacto en el control. Las obras de
derivaci�n son de bajo costo y alta eficiencia de control, por lo que se
realiza en primera etapa; luego se construyen los diques de almacenamiento en
el cauce y por �ltimo se realizan los laboreos para disminuir el escurrimiento
superficial de la cuenca.
Como efecto positivo secundario obtenido
con diques de almacenamiento en cauces, es que se brinda un recurso de agua
casi permanente para los animales de los crianceros del lugar que no disponen
de otra fuente de agua superficial cercana.
El mantenimiento de las obras durante su
funcionamiento debe ser tenido en cuenta, tanto en las tareas a realizar como
el costo implicado.
Resultados
esperados
En las distintas zonas estudiadas se
obtuvieron valores promedios de CN entre 70 y 85 que se corresponden con el
valor de 80 indicado en el INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA E HIDROLOGIA
(INAHMI) en el 2015. En esta zona los tiempos de retardo calibrados pueden
observarse en la Tabla 1, d�nde figura el c�lculo realizado con las formulas
mencionadas anteriormente.
En las distintas zonas estudiadas se
obtuvieron valores promedios de CN entre 70 y 85 que se corresponden con el
valor de 80 sugerido en el INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA E HIDROLOGIA
(INAHMI) en el 2015. En esta regi�n los tiempos de retardo calibrados pueden
observarse en la Tabla 1, donde figura el c�lculo realizado con las f�rmulas
mencionadas anteriormente.
Los valores de laminaci�n en cauce
calibrados en las zonas de mayor pendiente dan un valor X = 0,4 y 0,35 en las
restantes. De acuerdo a la bibliograf�a, estos valores son apropiados dado el
car�cter aluvional de la cuenca. Respecto al valor de
K no se han encontrado referencias bibliogr�ficas para estimarlo de manera m�s
precisa en tramos cortos.
De todas formas, los valores utilizados
(0,08 a 0,15 h) dan un margen de seguridad y una posici�n conservadora, ya que
el hidr�grama de salida tiene un retraso muy chico
respecto del hidr�grama de entrada en cada tramo.
Con el modelo HEC-1 calibrado se obtienen hidr�gramas a la salida de cada subcuenca,
como los que se observan en la Figura 2, producto de una tormenta de dise�o de
80 mm en�� 6 h sobre toda el �rea, unos
65 km2. La distribuci�n de la lluvia est� estimada de acuerdo a los
antecedentes registrados en la zona.
El esquema de control m�s adecuado - que se
obtiene por simulaci�n de distintas obras - para el �rea de estudio es una
combinaci�n de:
terraplenes de tierra de 0,60
a 0,80 m de altura en las �reas de meseta - pendiente de 0.15% -,
perpendiculares a la direcci�n de flujo y espaciados cada 1000 m.
dique de tierra de
contenci�n m�s canal de derivaci�n en cuencas topogr�ficamente favorables hacia
cauce mayores y controlados.
diques de tierra para
almacenamiento, con vertedero lateral y/o desag�e en los cauces principales.
Tabla 1. Valores de curva
n�mero y tiempo de retardo
Existen subcuencas
que no son necesarias tratar debido al desfase entre los picos de crecidas con
tormentas convectivas. Esto puede analizarse para
cualquier per�odo de retorno, aunque para per�odos grandes y duraciones
prolongadas los picos se sumar�n.
TIPO DE MATERIAL |
COSTO USD. |
|
3m |
4m |
|
Hormig�n simple |
162,13 |
165,00 |
Gaviones y
malla llenados a mano |
60,00 |
70,00 |
Gaviones
y� malla con m�quina |
80,56 |
90,56 |
Gaviones con
m�nima malla llenado a mano |
40,00 |
50,00 |
Gaviones con
m�nima malla llenado a m�quina |
50,00 |
60,00 |
Gaviones sin malla |
35,00 |
40,00 |
Tierra + gaviones |
30,00 |
35,00 |
Tierra
compactada con tuberia de drenaje y polietileno |
29,80 |
30,00 |
Tierra
compactada con vertedero lateral |
29,04 |
31,00 |
Tierra
compactada con polietileno de 200 m |
29,90 |
31,00 |
Tierra sin
compactar con polietileno de 500 m |
64,16 |
66,00 |
Figura 3, representa el resultado de
simular un dique derivador a la salida de la subcuenca
1 (Fig. 2) que produce un caudal pico Qp = 47 m3 s-1� para la lluvia de
dise�o elegida.� Se obtiene un hidr�grama derivado - hacia otra cuenca - de Qp = 36 m3 s-1 y otro pasante - por vertedero y desag�e -
de Qp = 3,4 m3 s-1. Este hidr�grama
erogado por el dique es contenido por una canalizaci�n (capacidad m�xima
estimada en Qp = 6 m3 s-1) que protege el �rea
cultivada de las aguas de lluvia. En este caso, el funcionamiento de la
derivaci�n fue verificada para una tormenta el 21 enero de 1992, donde para una
precipitaci�n de 25 mm en 1 h, el Qp estimado en la
derivaci�n fue de 11 m3 s-1 y la salida de canal de guarda fue de 5 m3 s-1.
Tal como se indic� en la parte metodol�gica
los costos de obra se estimaron considerando precios de la regi�n y teniendo en
cuenta distintos tipos de materiales. En la Tabla 2, se indican los costos
estimados por metro lineal de dique para distintos materiales y altura 3 y 4 m.
Los m�s econ�micos resultan los de tierra y dentro de estos, los m�s
convenientes (por seguridad y vida �til) son los de tierra
compactados con vertedero y/o desag�e.
Debe tenerse en cuenta que no se ha
considerado costos de mantenimiento, con lo que los de tierra se vuelven menos
ventajosos.
Aporte y valor de
la investigaci�n
Tablas y figuras con la informaci�n
geomorfol�gica, hidr�ulica e hidrol�gica de la cuenca del r�o Portoviejo a
trav�s de levantamiento de informaci�n en campo, libros, art�culos, tesis,
p�ginas web y diferentes normas relacionadas
Hidr�gramas de Modelaci�n con
caudales de dise�o del r�o Portoviejo obtenidos de la recopilaci�n de
informaci�n de caudales y precipitaciones m�ximas en la estaci�n meteorol�gica
Portoviejo M005 y Poza Honda M034 que son las m�s cercanas a la zona de
an�lisis y otros medios indirectos.
Modelo en computadora utilizando el
programa HEC-RAS para simular la crecida del r�o Portoviejo para varios
periodos de retorno y obtener los c�lculos de los flujos de superficie de agua,
c�lculos de flujo uniforme y otros par�metros hidr�ulicos.
Mapa de zonificaci�n de riesgo en �reas con
alta, media y baja vulnerabilidad a inundaci�n en la parroquia de Col�n con la
interpretaci�n de los resultados obtenidos en el programa HEC-RAS.
Propuesta de prevenci�n y mitigaci�n para
efectos de inundaciones en base a los resultados de la modelaci�n hidr�ulica.
�En
este proyecto se desarrollar� con el m�todo de investigaci�n deductivo de
an�lisis y s�ntesis, que parte de datos generales aceptados, para deducir por
medio del razonamiento l�gico, varias suposiciones, es decir; parte de verdades
previamente establecidas como principios generales, para luego aplicarlo a
casos individuales y comprobar as� su validez.
Recopilaci�n de informaci�n necesaria a
trav�s de levantamiento de informaci�n en campo, libros, art�culos y diferentes
normas relacionadas con la rama de la Hidrolog�a e Hidr�ulica que servir� para
hacer el estudio de la informaci�n geomorfol�gica de la cuenca a trav�s de
modelos digitales.
Se realizar� varios modelamientos
hidr�ulicos con la topograf�a actual de la zona en el software HEC-RAS 5.0.3 (Hydrological Engineering Center -
River Analysis System), este programa fue desarrollado por Engineers U. S. (2016) y analiza factores hidr�ulicos y el
flujo de agua para simular crecidas para diferentes periodos de retorno.
Referencias
1. AIDI
- Associazone Italiana di Idronomia.
Manual para el dise�o de diques de correcci�n de torrentes. Instituto Italo-Latino Americano. 1983. 228p.
2. Bedient,
P.; Huber, W. Hidrology and floodplain
analysis. 2� ed. Massachusetts Addison-Wesley
Publishing Company, 1948. 367p.
3. Dufilho,
A.C.; Horne, F. Red de riego y drenaje en Rinc�n de
los Sauces. Estudio de cuencas aluvionales y dise�o
de obras. Neuqu�n, Argentina, 1999. 55p.
4. Dufilho,
A.C.; Horne, F.; Navedo, R.
Estudio y proyecto de defensa aluvional.
Establecimiento Nicol�s S.R.L. Neuqu�n, Argentina, 1998. 42p.
5. Fahnestock,
R.K. Morphology and hydrology
of a glacial stream� White River,
Mount Rainier, Washington: US Geological Survey, 1963. Prof. Paper, 442-A,
1. 70p.
6. Fern�ndez,
P.; Segerer, C.; Fern�ndez, J.M.; Segerer,
E.C. de; Delgado, S.C.; Buk, E.M. Estudio hidrol�gico
de cuencas aluvionales en la Provincia de Neuqu�n y
curvas generalizadas para el c�lculo hidr�ulico de estructuras viales.
Instituto Nacional de Ciencia y T�cnica H�dricas (INCyTH)
7. Hickok,
R.B; Keppel, R.V.; Rafferty,
B.R. Hydrograph synthesis for small aridland
watershed. In: Schumm, S.A.
Drainage basin morphology. Stroudsburg, Dowden, 1959. p.330-334.
8. Horne,
F.; Polla, G.; Pedersen, F. Control aluvional Cha�ar III Etapa. Facultad de Ciencias Agrarias,
U.N. del Comahue, Cinco Saltos, 1998. 280p.
9. Leopold,
L.B.; Wolman, M.G.; Miller, J.P. Fluvial processes in geomorphology. San
Francisco: Freeman Comp., 1964. 522p.
10. Salas,
J.D.; Wohl, E.; Jarret, R. Determination of flood characteristics using systematic, historical and paleoflood data. In: Rossi, G.; Harmancioglu, N.; Vujica, Y. Coping with flood.
NATO ASI Series. Amsterdam: Kluwer
Academic Publishers, 1992.
p.111-134.
11. Segura
Beltr�n, Francesca S. Las ramblas valencianas. Algunos aspectos de hidrolog�a,
geomorfolog�a y sedimentolog�a. Valencia: Facultad de Geograf�a e Historia,
Universidad de Valencia, 1990. 229p.
12. Smith,
N.D. Sedimentology and bar formation
in the Upper Kicking Horse River,
a braided outwash stream. Journal of Geology, v.82, p.205-223, 1974.
13. TRAGSA,
TRAGSATEC Y EDICIONES MUNDI PRENSA. Restauraci�n hidrol�gico
forestal de cuencas y control de erosi�n. Castell�, 37. Madrid. 1994. 902p.
14. HEC
- Hydrologic Engineering
Center. Flood hydrograph package. User�s manual. US Army Corps of Engineer, 1990.
423p.
15. Determinaci�n
de ecuaciones para el c�lculo e intensidades m�ximas de precipitaci�n instituto
nacional de meteorolog�a e hidrolog�a (INHAMI 2015).
16. Dise�o
de obras de control de aluviones basada en simulaci�n de procesos hidrol�gicos
torrenciales en cuencas de la Patagonia. Ana Cecilia Dufilho1, Federico Horne2,
Rodrigo Navedo3 & Gabriela Polla4. 2000.
17. An�lisis
de vulnerabilidad a inundaciones de la parroquia col�n, cant�n
Portoviejo-Manab�. autores: Aguilar Ponce, Ramiro Andr�; Echeverr�a Chiriboga,
Santiago Xavier. Departamento de ciencias de la tierra y de la construcci�n
(ESPE). 2018
18. Antonio
Campos Cede�o Evgeny konstantinovich
Sinichenko Caracter�sticas de Sistemas Fluviales
peque�os y Recursos H�dricos de la Demarcaci�n Hidrogr�fica de Manab�,
perspectivas de desarrollo. UNIVERSIDAD DE RUSIA DE LA AMISTAD DE LOS PUEBLOS
DE RUSIA. 2017������������������
�
2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n
los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
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