Impacto Hidrológico de Embalses de Atenuación sobre Desagües
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1. Impacto Hidrol gico de Embalses de Atenuaci n sobre Desagijes Pluviales en Areas de Llanura Rohrmann Hugo R Depettris Carlos A Mart nez Luis H Departamento de Hidr ulica Facultad de Ingenier a UNNE Av Las Heras 727 3500 Resistencia Chaco Argentina Tel Fax 54 03722 425064 E mail hrohrmanO ing unne edu ar cdepettrisQ ing unne edu ar ImhidroyetO infovia com ar ANTECEDENTES El desarrollo de centros urbanos en reas de llanuras cercanos a grandes r os lleva impl cito el an lisis de una planificaci n adecuada de los desagijes pluviales con especiales limitaciones dadas por el medio natural caracterizado por escasas pendientes elevadas intensidades y vol menes de precipitaci n impermeabilidad creciente y no controlada y condicionantes en la descarga por niveles elevados de los r os En ese marco el Equipo de Investigaci n del Departamento de Hidr ulica de la UNNE desarroll en 1998 un trabajo de extensi n denominado Plan de Manejo Pluvial del Sector Sur del Area Metropolitana del Gran Resistencia AMGR analiz ndose el comportamiento de obras de infraestructura tales como desag es pluviales adecuaci n de canal colector principal obra de control de compuertas y estaci n de bombeo y ampliaci n del lago compensador teniendo como objetivos desarrollar un estudio hidrol gico ambiental con justificaci n t cnica econ mica y proponer alternativas de manejo que definan capacidad2. Para lograr los resultados requeridos por el trabajo se hicieron los siguientes estudios a An lisis de la impermebilidad actual y futura ya que la generaci n de escurrimiento se define cuantitativamente por el grado de impermeabilizaci n utiliz ndose datos generados por el estudio de fotograf as a reas de Abril 1995 calificando como reas impermeables al suelo desnudo pavimento edificaci n y agua y permeables los usos rboles y pastos Para el escenario de urbanizaci n en proyecci n a 25 a os se tomaron las previsiones de expansi n de cada Municipio con la incorporaci n de nuevos barrios de viviendas y con la previsi n de ocupaci n que realizan los particulares espont neamente b El proceso de representar las lluvias intensas requiri asignar TR en funci n de la distribuci n probabil stica de las lluvias cr ticas con datos pluviogr ficos las estaciones INTA Colonia Ben tez Aeropuerto Resistencia y Campus UNNE con un registro de 1960 98 se conformaron series de valores cr ticos anuales de duraciones de 15 30 45 60 y 120 minutos 3 y 4 horas que permiten cubrir los tiempos de retardo de las subcuencas urbanas delimitadas y el tiempo de concentraci n del sistema La tormenta de dise o se obtuvo con la distribuci n te rica de mejor ajuste aplicando el programa AFMULTI resultando la distribuci n GEV como la que mejor represent la recurrencia de 10 25 y 50 a os c Estudio hidrol gico con el uso del model
3. Con la cota m xima de operaci n del embalse en 47 30 m MOP evitando el efecto de remanso se obtuvieron las secciones del canal por tramos con variaci n de caudal con secci n trapecial simple y trapecial compuesta por ser la m s conveniente por su sencillez de construcci n y facilidad de limpieza en operaci n del canal g Se evaluaron dos alternativas para el manejo de los excedentes pluviales en la zona del lago compensador Sur identificadas como Alternativa A que contempla la ampliaci n de la superficie del lago actual en la direcci n sureste cerrando sobre el cauce del Riacho Araz en intersecci n con la Av Col n de Puerto Vilelas y conectando con las actuales defensas en la Av San Mart n Esto permite el aumento de la superficie de embalse en 113 8 has llevando el total del rea posible de utilizar para almacenamiento de compensaci n a 253 8 has disminuyendo la necesidad de bombeo y la descarga por gravedad La Alternativa B consiste en utilizar el actual lago compensador incrementando la capacidad de bombeo y de descarga por gravedad en funci n de las necesidades que imponen las condiciones actuales y futuras del sistema h La evaluaci n de impacto ambiental persigui los objetivos de Identificar los impactos que generen las diversas acciones en las fases de construcci n y funcionamiento del lago compensador que advierta de las medidas correctoras y o minimizadoras a adoptar Predecir y evaluar las consecuencias que apare
4. de 1 m de ancho Los riesgos de dise ar un embalse con una capacidad de almacenamiento reducida en relaci n al volumen generado por las tormentas cr ticas quedan reflejados en la necesidad de estaciones de bombeo de gran porte Qd 28 m3 s para TR 50 a os Esto marca a su vez una relaci n directa entre la atenuaci n de las crecidas urbanas y el rea a inundar con el embalse de compensaci n lo cual responde a la escasa capacidad de regulaci n inmediata de las depresiones naturales de la zona El desarrollo de grandes centros urbanos en las planicies de inundaci n de r os como el Paran debe implicar que se conozca y difunda adecuadamente en la sociedad no solo el costo que representa un funcionamiento de los desagijes urbanos compatibles con la no generaci n de anegamientos sino que a su vez se advierta sobre los peligros reales y potenciales que se provocan si no se pone l mite a dichos avances REFERENCIAS AFIN Grupo de Investigaci n del Departamento de Hidr ulica Estudio de los Desag es Pluviales del Sector Sur de Resistencia Diciembre de 1995 Contrato CFI AFIN Resistencia Consultora HALCROW Estudio de regulaci n del valle aluvial de los r os Paran Paraguay y Uruguay para el control de inundaciones SUCCE 1994 Buenos Aires MAZZA J FORNERO L LITWIN C y FERNANDEZ P Modelo AR HYMO Manual del Usuario INCYTH CRA CFI 1994 Mendoza PAOLL C BOLZICCO J y CACIK P An lisis de Frecuencia para
5. de bombeo y dimensiones de obras de descarga por gravedad de modo de garantizar en un lago compensador niveles compatibles con el uso del suelo urbano y con las descargas pluviales existentes y proyectadas El drenaje de la Zona Sur del AMGR tiene un rea de aporte encerrada por las v as del FC General Belgrano la Ruta Nacional N 11 el canal Malvinas Soberan a Nacional y la Av San Mart n de Puerto Vilelas totalizando una superficie de 2717 has con 1827 has en Resistencia 750 has en Barranqueras y 140 has en Puerto Vilelas estando condicionada su descarga por las crecidas del r o Paran El an lisis se hizo de modo de garantizar las necesidades de drenaje de la totalidad de las cuencas urbanas del rea para una tormenta de dise o con TR 10 a os con previsiones de crecimiento poblacional a 25 a os coincidente con la vida til de dise o de la red de drenaje En atenci n a la frecuencia de ocurrencia de las crecidas del r o Paran se desarroll una verificaci n del funcionamiento del esquema de obras aplicando eventos de tormenta para TR de 25 y 50 a os asumiendo la situaci n m s desfavorable de tener que evacuar la totalidad de los excedentes h dricos por bombeo En base a lo expuesto se considera apropiado exponer los criterios y estudios utilizados y los condicionantes hidrol gicos hidr ulicos tomados en cuenta para evaluar el impacto hidrol gico de un embalse atenuador en reas urbanas de llanura METODOLOG A
6. la Determinaci n de Crecidas de Dise o FICH UNL 1991 Santa Fe
7. as en el estudio de 10 25 y 50 a os RESULTADOS Alternativa A Superficie de embalse de 254 hect reas Estado del Precipitaci n de Capacidad de Capacidad de Capacidad de Capacidad de Paran Dise o Bombeo Bombeo la Obra de Bombeo Total Considerada Necesaria Adicional Descarga Alto TRi0a os 560 Alto TR2Sa os 560 29 850 Alto TR50a os 560 860 142 Bajo TRi0a os 5mwesxim Bajo TR25a os 5mwesxim Bajo TR50a os 5mwesxim Alternativa B Superficie de embalse de 140 hect reas Estado del Precipitaci n Capacidad de Capacidad Capacidad de Adicional Capacidad Paran Considerada Bombeo de Bombeo la Obra de de Obra de de Bombeo Necesaria Adicional Descarga Descarga Total ETA PA E PEO SO EEES Alto TROSa os gt 1750 360 M10 Alto TIRSO a os E 17 50 190 1 8800 Bajo TRi0a os Acmal 2lcesim Bajo TR2Sa os 950 Acmal 2lcesIm 950 Bajo TR50a os 1650 Acmal 2lwcesIm 1650 E La capacidad de Bombeo calculada es tal que en ning n caso se supera la cota de 47 300 MOP e La capacidad de la obra de descarga se calcul trabajando a las alcantarillas actuales y futuras como conductos de i 0 005 y un 15 de reducci n de caudal por efecto de embocadura La alternativa propuesta por el an li
8. ermitieron seguir a paso de tiempo de 15 minutos la evoluci n de las distintas variables participantes tales como el volumen evacuado por bombeo la evacuaci n por alcantarillas con compuertas para situaciones de r o Paran bajo los caudales de evacuaci n del vertedero asociados al n mero de luces y a la altura del embalse el volumen remanente que permite calcular las alturas de los embalses al final del At considerado con la condici n de verificar que no se superen los l mites impuestos Se calcul adem s la secuencia de encendido de las bombas permitiendo conocer la evoluci n del almacenamiento su altura y el rea inundada Las distintas situaciones analizadas fueron 1 R o Paran alto y precipitaci n de TR 10 a os Bombeo de dise o 2 R o Paran alto y precipitaci n de TR 25 a os Bombeo de dise o y propuesta de bombeo adicional si existen anegamientos en sectores urbanos 3 R o Paran alto y precipitaci n de TR 50 a os 4 R o Paran bajo y precipitaci n de TR 10 a os Dise o de la Obra de descarga 5 R o Paran bajo y precipitaci n de TR 25 a os Capacidad de la obra de descarga de dimensiones necesarias si existen anegamientos en sectores urbanos 6 R o Paran bajo y precipitaci n de TR 50 a os A modo de resumen del trabajo de evaluaci n del impacto hidrol gico de las alternativas de embalses compensadores se muestra en el cuadro siguiente los resultados obtenidos con las recurrencias establecid
9. o AR HYMO aplicado con buenos resultados para reproducir situaciones cr ticas con la relaci n precipitaci n escorrent a en reas urbanas Permiti obtener hidrogramas urbanos propagarlos por conductos o cauces naturales y transitarlos por canales y embalses evalu ndose el funcionamiento del sistema de desagiles con la propagaci n de la tormenta de dise o de TR 10 a os y los escenarios de 25 y 50 a os d An lisis de simultaneidad de ocurrencia conjunta de eventos con precipitaci n cr tica en el recinto urbano y de crecidas del r o Paran que afecten la operaci n del sistema de descarga del lago compensador concluy ndose que la ocurrencia de una precipitaci n cr tica en 4 horas es un evento independiente de una crecida del Paran ratific ndose la independencia de los eventos e Se realiz la recopilaci n de la topograf a del embalse existente y los estudios topogr ficos necesarios para determinar la capacidad de almacenamiento del embalse propuesto con la obtenci n de curvas de nivel con equidistancia de 50 cm y el uso del sistema de mapeo de superficie SURFER concretando el c lculo de las curvas de cota almacenamiento y cota rea inundada f El dimensionamiento hidr ulico del canal principal se hizo partiendo de los caudales generados por la tormenta de dise o en las distintas cuencas de aporte al mismo con caudales que ingresan a trav s de conductos perpendiculares que toman el agua en la cabecera de cada cuenca
10. sis t cnico econ mico ambiental fue la A con los valores de dise o siguientes Tiempo de Recurrencia Caudales de Bombeo 5 6 m3 s 8 5 m3 s 14 2 m3 s Obra de Descarga 5 luces de 1 m 5 luces de 1 m 5 luces de 1 m Alturas M ximas c Vertedero 46 85 m 46 98 m 47 22 m Para visualizar el impacto o atenuaci n del embalse propuesto se adjunta el gr fico siguiente con la evoluci n del hidrograma dato del volumen embalsado y el caudal de bombeo EVOLUCION DEL EMBALSE TR 10 A os Alternativa A 70 0 3 500 60 0 3 000 50 0 2 500 a ad o 2 000 o 2 o 1 500 Caudales en m3 seg 20 0 1 000 10 0 0 500 0 0 0 000 0 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0 80 0 Tiempos en horas Alternativa A Hidrograma Dato m3 seg Alternativa A Bombeo Volumen Remanente Hm3 CONCLUSIONES El trabajo determin con estudios de impermeabilidad actual y futura intensidades de precipitaci n cr ticas de duraci n 15 30 45 60 y 120 minutos 3 y 4 horas evaluaci n hidrol gica con modelo precipitaci n escorrent a para situaciones de 10 25 y 50 a os topograf a de los embalses dimensionamiento hidr ulico del canal principal la elecci n en base al an lisis t cnico econ mico y ambiental de una alternativa de embalse compensador para los desagijes pluviales del AMGR de 254 hect reas de superficie con caudal de bombeo de 5 6 m3 s y obra de control de 5 luces
11. zcan al ejecutar la obra y durante el periodo de funcionamiento Corregir los impactos negativos potenciar los positivos y proponer recomendaciones para prevenir efectos no deseados 1 Con la evaluaci n econ mica se determinaron los da os evitados el c lculo del beneficio esperado los beneficios indirectos la determinaci n de los diferentes tipos de costos de construcci n el c lculo de los indicadores econ micos con los valores de inversiones reinversiones ampliaciones costos de mantenimiento y operaci n beneficios esperados beneficio indirecto y valores residuales con el c lculo del Valor Actual Neto para una tasa del 12 y un per odo de an lisis de 25 a os Finalmente se realiz un an lisis de sensibilidad para observar los elementos de mayor incidencia en el proyecto RESULTADOS La evaluaci n del impacto hidrol gico de las capacidades necesarias de atenuaci n en cada alternativa de embalse tanto en bombeo como en obra de descarga por gravedad se realiz contando como datos los hidrogramas de ingreso al embalse luego de sumarse los caudales de aporte de las cuencas del sistema y propagados en el canal El volumen inicial o nivel m nimo de embalse tiene cota MOP 45 50 m y una cota m xima tomada como l mite de 47 30 m MOP de modo de impedir que en el sistema de desagiles y en el canal colector comience a producirse efecto de remanso asociado a pendientes reducidas Las ecuaciones de almacenamiento de ambos embalses p
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