junio de 2018 - University "Marta Abreu" of Las Villas

Título del trabajo

Análisis del comportamiento de las inundaciones en el corredor de drenaje

Nela a partir de la simulación hidráulica.

Análisis del comportamiento de las inundaciones en el corredor de drenaje Nela a partir de

la simulación hidráulica.

Análisis del comportamiento de las inundaciones en el corredor de drenaje Nela a partir de


Autor del trabajo: Alfredo León García

Tutor del trabajo: Ing. Wildrey Fernández Amargó

, junio de 2018

Departamento de Ingeniería Hidráulica

Este documento es Propiedad Patrimonial de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las

Villas, y se encuentra depositado en los fondos de la Biblioteca Universitaria “Chiqui Gómez

Lubian” subordinada a la Dirección de Información Científico Técnica de la mencionada casa

de altos estudios.

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i

Pensamiento:

“La inteligencia consiste no sólo en el conocimiento, sino también en la destreza de

aplicar los conocimientos en la práctica”.

Aristóteles

ii

Dedicatoria:

Dedico este trabajo de diploma a toda mi familia que me apoyo en estos cinco años de

carrera y en especial a mi mamá Mercedes García, a mi papá Alfredo León, a mi hermano

Alibey León y a quien considero como parte de mi familia Nelly. También la dedico a

todos mis compañeros de carrera que hemos compartido tanto durante todo este tiempo.

iii

Agradecimientos:

Agradezco la realización de este trabajo primeramente a mi tutor porque sin él no hubiera

logrado nada, a mi familia que me brindaron el apoyo, a los trabajadores del INRH en

Sancti Spiritus y Yaguajay, a los profesores del departamento de Ingeniería hidráulica de

la UCLV y a mis compañeros de aula, a todos muchas gracias

iv

Resumen:

A partir de la necesidad de contar con un estudio hidráulico del corredor de drenaje Nela

que sea de utilidad para la toma de decisiones en su reconstrucción, se realiza este

trabajo el cual brinda los mapas de inundación a partir de la simulación hidráulica para

diferentes caudales, con el empleo de ArcGIS y HEC-RAS, para ello se describe el

procedimiento utilizado en la realización del modelo y se concluyó que el corredor se

desborda en varias secciones para caudales relativamente bajos comparados con los

que debe conducir por lo que se recomienda el análisis de este trabajo para emitir criterios

en la elaboración del proyecto final de reconstrucción.

Abstract:

From the need to have a hydraulic study of the Nela drainage corridor that is useful for

decision making in its reconstruction, this work is carried out which provides the flood

maps from the hydraulic simulation for different flows, with the use of ArcGIS and HEC-

RAS, for this the procedure used in the realization of the model is described and it was

concluded that the corridor overflows in several sections for relatively low flows compared

to those that must be driven, so the analysis is recommended of this work to issue criteria

in the elaboration of the final reconstruction project

v

Índice Pensamiento: .................................................................................................................................................................... i

Dedicatoria: ...................................................................................................................................................................... ii

Agradecimientos: ......................................................................................................................................................... iii

Resumen: .......................................................................................................................................................................... iv

Abstract: ............................................................................................................................................................................ iv

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................................ 1

Capítulo I: Revisión bibliográfica sobre las inundaciones y la simulación hidráulica. .......... 6

1.1 Generalidades de las Inundaciones en Cuba y el mundo. ......................................................... 6

1.3 Los Sistemas de información geográfica. ........................................................................................ 12

1.4 Modelo de simulación hidráulica. .......................................................................................................... 14

1.5 Coeficiente de rugosidad de Manning ................................................................................................ 15

1.6 Ejemplos de aplicación de la simulación hidráulica para obtener mapas de

inundaciones con HEC-RAS. ........................................................................................................................... 19

1.7 Características de la zona de estudio. ................................................................................................ 21

Capítulo II: Construcción y ejecución del modelo en ArcGIS y HEC-RAS. ................................. 23

2.1 Metodología de trabajo. .............................................................................................................................. 23

2.2 Pre-proceso en ArcGIS. .............................................................................................................................. 23

2.2.1 Dibujar centro del cauce del canal. .............................................................................................. 24

2.2.2 Limites del cauce. .................................................................................................................................. 25

2.2.3 Trayectoria del flujo.............................................................................................................................. 26

2.2.4 Secciones transversales.................................................................................................................... 28

2.2.5 Agregar tipología del cauce y atributos de las secciones. .............................................. 29

2.2.6 Generar archivo Ras. ........................................................................................................................... 29

2.3 Preparación del modelo hidráulico en HEC-RAS.......................................................................... 30

2.3.1 Introducir de los valores de rugosidad de Manning. .......................................................... 33

2.3.2 Introducir la obra de fábrica. ........................................................................................................... 36

2.3.3 Introducir los datos hidráulicos. .................................................................................................... 38

2.4 Post-proceso en ArcGIS. ............................................................................................................................ 41

Capitulo III: Análisis de los resultados. .......................................................................................................... 44

3.1 Análisis del comportamiento de las inundaciones en los diferentes tramos. .............. 44

3.1.1 Análisis del tramo corredor 1. ......................................................................................................... 44

3.1.2 Análisis del tramo aridanes 2. ......................................................................................................... 48

3.1.2 Análisis del tramo corredor 3. ......................................................................................................... 51

vi

3.2 Análisis del funcionamiento de la obra de fábrica. ...................................................................... 53

Conclusiones. ............................................................................................................................................................... 59

Recomendaciones ..................................................................................................................................................... 59

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................................... 60

Anexos ............................................................................................................................................................................. 62

1 Mapas de inundación de los caudales del tramo corredor 1. .................................................... 62

2 Mapas de inundación de los caudales del tramo aridanes 2. .................................................... 64

3 Mapas de inundación de los caudales del tramo corredor 3. .................................................... 67

1

INTRODUCCIÓN

Las inundaciones son desastres que ocurren con frecuencia y provocan grandes daños

a todas y cada una de las zonas que esta afecta, lo que para ello se requiere de una

predicción rápida y en tiempo real de la magnitud del desastre. Para la determinación de

zonas con riesgo de inundación existen diversas metodologías como estudios con

fotografías aéreas, imágenes por satélite y evaluaciones en el lugar donde se observa la

marca de la anterior avenida y así tomar las precauciones convenientes.

Las inundaciones es uno de los mayores desastres naturales que ocurren sin que el

hombre pueda hacer nada para evitarlo, causando grandes pérdidas económicas y

humanas, sin embargo se puede de alguna manera mitigar los daños, previniendo,

anticipando, y es donde se debe poner mayor interés (Aldo, 2010).

Poco a poco y con el avance de la ciencia, se fueron implementando métodos de

prevención y gestión de las inundaciones, con el fin de evitar al máximo no solo la pérdida

de vidas humanas, sino también pérdidas económicas en bienes materiales (Díaz, 2012).

En nuestro país la defensa civil es quien desarrolla un sistema de alerta temprana para

dar respuesta ante cada situación de desastre (Rodríguez, 2017), además de que se han

realizados disimiles obras con el objetivo de proteger las zonas de inundación un ejemplo

de esto es el corredor de drenaje Nela el cual fue construido en año 1972 para derivar

las aguas pluviales de las áreas de cañeras de la Empresas Agrícolas Aracelio Iglesias y

Obdulio Morales, el central Agro-Industrial Nela, sistema de riego de Mayajigua, la redes

de vías férreas y caminos, centros de acopio y caseríos de la zona Nela, de posibles

inundaciones.

El cual con el transcurso del tiempo se ha deteriorado producto a la falta de

mantenimiento e indisciplina social de los pobladores. Por tal motivo se le han realizado

una serie de análisis y vistas técnicas por parte de profesionales del Instituto Nacional de

Recursos Hidráulicos (INRH) que han emitido actas de controles técnicos al

departamento de la Defensa Civil del Municipio Yaguajay y al provincial en aras de

solucionar los problemas que presenta el dique.

2

Una última visita se realizó después de intensas lluvias ocurridas tras el paso del huracán

Irma en septiembre del 2017, se identificó grandes problemas en la sección del dique que

propicio el desbordamiento del mismo y pusieron en peligro todas las zonas que este

protege. Este dique no ha sido sometido a un mantenimiento total ni rectificaciones de

los fondos y taludes, unido a una indisciplina social que han modificado en zonas los

taludes del terreno con la construcción de vaquerías cercas constituyen un peligro

eminente para el desborde del mismo.

En la Empresas de Proyectos Hidráulicos Villa Clara Unidad Empresarial de Base (UEB)

Sancti Spíritus del Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos (INRH) se presentó por

parte de la delegación de dicha entidad una tarea técnica donde se pedía una solución a

corto plazo para la estabilidad del corredor de drenaje Nela. Para ello se procedió al

levantamiento, topográfico de la zona (Fernández, 2011).

Con esta decisiones surge la necesidad de proyectar las soluciones para la reparación y

reconstrucción del dique y las áreas interiores las cuales se encuentra socavadas y

rellenas en casi toda la extensión; ¿Sera Necesario Reparar completamente el dique?,

¿Que tramos son los más afectados?, ¿Si no se repara completamente que tramos hay

que reparar? , ¿Existen otras soluciones más factible y de mayor utilidad?, ¿Qué cantidad

de agua pasa entre los diques? Esas y muchas interrogantes surgieron que solo se

solucionan con un análisis profundo sobre las inundaciones que se generan en el corredor

de drenaje Nela,

En la actualidad los proyectistas espirituanos encargados de realizar esta tareas efectúa

una inspección visual ayudada con el levantamiento topográfico y con la experiencia que

tengan, realizan una serie de variantes y cálculos puntuales de los tramos más dañados

y zonas donde ocurren turbulencias y problemas detectadas en las afectaciones visibles

en el recorrido, recolección de datos y experiencias obtenidas por lo moradores u otras

personas que constan la zona y otra variante a lo largo de todo el dique.

Estos cálculos se realizan de forma puntual que mitigan el problema, pero no permite su

evaluación completa, que permita la optimización de la toma de decisión que emita el

ahorro de recursos y la solución del problema. Esto sucede al no contar con una

herramienta que muestre el comportamiento del perfil del flujo en el dique ante los

3

caudales que provocan un desbordamiento de sus márgenes, la cual se necesita para

dar un mejor estudio a las variantes en todo el recorrido del canal para encontrar los

verdaderos problemas. Existen otras soluciones más complejas o nunca utilizadas por lo

complejo, costoso, y poco remunerado en nuestro sistema que es la modelación física a

escala reducida para estudiar el comportamiento hidráulico de la obra fluvial en estudio.

En el mundo moderno se han desarrollado mediante la modelación matemática en

conjunto con los resultados experimentales soluciones prácticas de muchos problemas

hidráulico, pues numerosas estructuras hidráulicas se proyectan, revisan y construyen

solo después de haber efectuado un amplio estudio sobre los modelos matemáticos

(Bateman, 2007).

La complejidad que presenta el cálculo y análisis del régimen hidráulico en los cauces

naturales y artificiales hace necesario recurrir al uso de modelos numéricos que faciliten

esta tarea. La utilización de los modelos se remonta varias décadas, pero ha sido

recientemente cuando los avances informáticos han propiciado la generalización de su

uso, hasta convertirse en una herramienta habitual dentro de las consultoras de

Ingeniería y las administraciones.

.

La investigación tiene como campo de investigcion la hidrología superficila del

corredor de drenaje Nela y como objeto de estudio la modelación hidráulica con el uso

de herramientas computacionales.

Problema de investigación: ¿Cómo obtener un analisis de los perfiles del flujo de agua,

en el cause del corredor de drenaje Nela para diferentes caudales circulantes, mediante

el uso de programas computacionales, que sea de utilidad en la toma de decisiones para

su reconstrucción?

Como solución adelantada a este problema se tiene la siguiente hipótesis: Si se

identifican las zonas en que ocurre el desbordamiento del agua en las márgenes del

corredor de drenaje Nela mediante la simulación hidráulica con la ayuda de software

profesionales, HEC-RAS y ArcGIS, entonces se puede obtener una evaluación general

del funcionamiento del canal y proponer que tramos son necesarias reconstruir.

4

Objetivo general: obtener los mapas temáticos de inundación de diferentes caudales de

circulación, en el cause del corredor de drenaje mediante la simulación hidráulica, que

brinde a técnicos y especialista un análisis detallado del comportamiento hidráulico del

perfil del flujo.

Objetivos específicos:

1. Investigar la bibliografía disponible sobre las inundaciones y la simulación

hidráulica con el empleo de software profesionales.

2. Crear las capas de información en ArcGIS de las características geométricas del

cauce.

3. Crear el modelo hidráulico en HEC-RAS para los distintos perfiles de caudales y

las condiciones de contorno existente.

4. Analizar los resultados de las inundaciones del modelo hidráulico en los diferentes

tramos del corredor.

5. Analizar el funcionamiento de la obra de fábrica.

Estructura del trabajo.

Introducción.

Capítulo I: Revisión bibliográfica sobre las inundaciones y la simulación hidráulica..

Capítulo II: Construcción y ejecución del modelo en ArcGIS y HEC-RAS.

Capítulo III: Análisis de los resultados.

Conclusiones

Recomendaciones.

Capítulo I

6

Análisis del comportamiento de las inundaciones en el corredor de drenaje Nela a

partir de la simulación hidráulica

Capítulo I: Revisión bibliográfica sobre las inundaciones y la simulación

hidráulica.

En este capítulo se realiza una investigación sobre las generalidades de las inundaciones

en Cuba y el mundo además sobre los aspectos necesarios para la simulación hidráulica

en HEC-RAS y todo lo que se debe tener en cuenta para la construcción del modelo,

también se conocerán las características esenciales a tener en cuenta en la zona de

estudio y se analizaran varios trabajos en los que se ha aplicado la simulación hidráulica

para la obtención de mapas de inundaciones con el empleo de HEC-RAS y así establecer

la metodología de trabajo a realizar para lograr buenos resultados en la simulación.

1.1 Generalidades de las Inundaciones en Cuba y el mundo.

Las inundaciones que se producen generalmente por lluvias torrenciales que acompañan

a los ciclones y fenómenos meteorológicos extremos constituyen la causa principal de

catástrofes en algunas zonas. Las inundaciones son provocadas, entre otros factores,

por lluvias intensas, asociadas a otros problemas, tales como: modificaciones del terreno

producidas por prácticas agrícolas inadecuadas, tala de árboles, incendios, urbanización

y otras intervenciones impropias en el medio ambiente o las combinaciones de ellas

(Silva, 1995).Otro factor de ocurrencia de inundaciones devastadoras lo es la rotura de

la cortina de una presa donde toda la zona aguas debajo de esta queda totalmente

destruida debido a la fuerza con que el agua se desplaza,

Las intensas lluvias que provocan inundaciones, desprendimientos y arrastre de suelo

afectan todos los continentes. Estadísticas globales indican que en un lapso de 11 años

desde 1999 hasta 2010 ocurrieron en el mundo 982 grandes inundaciones, donde la zona

más afectada fue Asia con el 44% de los eventos, seguida por América con un 27%. Esto

implico la muerte de más de 225 mil personas en Asia y más de 7 mil en América. A esto

se le suma la pérdida de bienes por más de 135 mil y 24 mil millones de dólares

respectivamente en Asia y América (León et al., 2010.).A continuación en el gráfico 1.1

se exponen los resultados anteriores para una mayor comprensión, y se observe la

diferencia amplia que existe debido principalmente a que tanto en Asia como en América

los fenómenos climáticos extremos como Monzones y huracanes causan severos daños.

7



Gráfico 1.1: Comportamiento de las inundaciones.

Para las condiciones específicas de Cuba es conocido que en algunas áreas existen

penetraciones del mar debido a la conjunción de la dirección y velocidad del viento, con

relación a la línea de la costa, y la situación de las mareas o por la influencia de ciclones

o fenómenos meteorológicos extremos, también el régimen de precipitaciones del país

posibilita la formación de inundaciones, sobre todo durante el período lluvioso (mayo a

octubre), aunque se han producido inundaciones importantes en la época menos lluviosa

(noviembre a abril) debido a la influencia de frentes fríos (Silva, 1995).

Ocasionalmente tienen lugar lluvias súbitas con una alta intensidad que producen la

abrupta crecida de pequeños arroyos y ríos con la consecuente inundación y destrucción

de todo lo que encuentran a su paso en la llanura o plano de inundación y primeras

terrazas de las corrientes fluviales. Independientemente de la vulnerabilidad del territorio

intensas lluvias ocasionan daños cuantiosos e inclusive cientos de muertes, como ocurrió

al paso del ciclón “Flora” en el año 1963 en las provincias orientales (Silva, 1995).

Este huracán entra a Cuba el 4 de octubre 1963 y afecta las provincias orientales de Las

Tunas, Granma, Holguín y Camagüey. Aunque los vientos no fueron extraordinariamente

44

27

29

Comportamiento de las inundaciones

Asia America Resto del mundo

8



fuertes, las lluvias (1800 mm en 72 horas) ocasionaron grandes inundaciones y

provocaron 1050 muertes, es aquí donde se marca un punto de inflexión y nace como

iniciativa de Fidel la voluntad hidráulica que procura un desarrollo de la infraestructura

hidráulica de la isla para aprovechar los recursos hídricos disponibles y proteger las zonas

de inundaciones tanto para las vidas humanas como para la economía del país.

Para realizar solo una comparación Cuba ha sido impactada de forma directa o

indirectamente por 28 ciclones tropicales entre 2001 y 2016 8 de ellos con gran

intensidad, provocando cuantiosas inundaciones, y desastres tanto económicos como de

vidas humana donde han fallecido un total de 56 personas, con pérdidas calculadas en

más de 25 mil millones de dólares, las medidas adoptadas por el Sistema de Defensa

Civil permitieron proteger más de 14 millones de personas (CITMA, 2016).

En hecho reciente fue el Huracán Irma que afecto casi todo el país donde la Defensa Civil

evacuó a casi un millón de personas de las zonas bajas, incluidos miles de turistas. El

litoral noroccidental de la isla, desde Matanzas a La Habana, sufrió inundaciones con olas

de entre 6 y 9 metros, adentrándose el agua en algunas zonas de la ciudad más de 500

metros, la ciudad turística de Caibarién recibió el golpe de la tormenta, con olas

adentrándose en la ciudad y dejando sus características casas de una sola planta

completamente anegadas. Las inundaciones empeoraron cuando el huracán se desplazó

hacia el oeste, empujando la tormenta hacia las regiones alrededor de La Habana. La

Defensa Civil de Cuba comunicó que, al 11 de septiembre, se habían registrado diez

víctimas fatales en el país.

Características generales de las inundaciones en Cuba.

Cuba cuenta con una superficie provincial de 104 945 Km2, de estos un territorio

inundable de 26 132 Km2 el cual representa en el 24.9% incluyendo las áreas de espejos

de los embalses. (Silva and Celada, 2001)

La lámina de precipitación media anual ha sido calculada en 1 375 mm, sin embargo, su

distribución espacial no es homogénea, ya que en algunas zonas precipita más de 3 000

mm y en otras alcanza 600 mm al año. La ocurrencia de las lluvias extremas y

9



prolongadas también determina el régimen hídrico de los ríos, lo cual origina las mayores

crecidas durante el período lluvioso.(Silva and Celada, 2001)

Según la antigua división político administrativa este es el comportamiento de las

inundaciones en cada provincia del país.

Gráfico 1.2: Comportamiento de las inundaciones en las provincias.(Silva and

Celada, 2001)

La provincia cubana que tiene más territorio inundable es la de Granma (42%) debido a

las inundaciones que se producen en la Llanura del Cauto para condiciones naturales ya

que la construcción de los embalses de los últimos años ha mitigado en parte el problema

(Silva and Celada, 2001).

La Llanura sur y la zona de la costa norte de la provincia de Pinar del Río presentan el

41% de territorio propenso a inundarse y en la provincia de Matanzas el 38% del territorio

es inundable con relación al total nacional. En este caso influye considerablemente el

área ocupada por la Ciénaga de Zapata y la Llanura de Colón fundamentalmente. Por

último, debe señalarse que el territorio del municipio especial de la Isla de la Juventud

tiene 564 km2 (25%), cifra notable si se tiene en cuenta la configuración del país.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Áre

as

de inu

nda

ción

(%)

Provincias

PORCENTAJE DE INUNDACIÓN PROVINCIAL

10



1.2 Los modelos digitales del terreno.

El avance tecnológico no solo modifica los procedimientos determinados trabajos, sino

también la precisión de los mismo, en este sentido los Modelos Digitales del Terreno

(MDT) logran que trabajar sobre un mapa a papel con líneas de nivel sirviéndonos

únicamente de reglas y compas sea una imagen obsoleta y poco eficiente en el manejo

de datos georreferenciados.

Los MDT han logrado transformar el concepto estricto de mapa, en la que cada variable

era estudiada de forma diferente, a lograr un enfoque sintético, donde más de una

variable logra integrarse en un sistema capaz de interrelacionarlas, logrando como

resultado un modelo cualitativo como a la vez cuantitativo, este hecho forma parte de una

nueva técnica denominada Cartografía digital, actualmente inmersa en una agresiva

expansión con cada progreso en el ámbito de la informática (García, 2012).

Modelos digitales de elevación.

La información que contiene el MDE puede dividirse en dos formas diferentes: datos

explícitos: se refiere a las alturas y la posición de estas en relación con la ubicación dentro

de la matriz o al sistema de referencia. Son los datos propios contenidos del modelo y

datos implícitos: se refiere a las relaciones espaciales entre los elementos (como por

ejemplo la relación de la altura de un punto respecto a la de otro y la distancia a la cual

están separados) que también pueden considerarse incluidas en el modelo.

La aparición y extensión de los SIG ha hecho posible y necesario la aplicación de un

concepto, concebido ya a finales de la década de los 1950 para modelizar, analizar y

visualizar los fenómenos relacionados con la topografía, o con variables de distribución

continua, de una forma numérica y procesable por ordenadores: Los Modelos Digitales

de Elevación (MDE), los cuales pueden definirse como una representación estadística

del terreno, en forma de números digitales , por medio de un conjunto de puntos con

coordenadas X,Y,Z respecto a un sistema de georreferencia conocido.(Galeno, mayo

2014)

11



La obtención de variables del terreno de forma automática a partir de los MDE y los SIG

ha hecho que sus aplicaciones sean muy diversas y una de ellas se el uso en la

simulación de inundaciones. (Galeno, mayo 2014).

Estructura de los datos en los MDE

Es cierto que la unidad básica de un MDE es un valor Z referente a la altitud acompañado

de dos valores más, x e y, que logran configurar la base necesaria de la representación

tridimensional, el problema radica en el diseño del sistema que sea capaz de acoger esta

información, estructurarla y permitir su manipulación. En esta dirección, históricamente

se ha estructurado la información en dos posibles y diferentes formatos en función de su

concepción básica:(García, 2012)

El modelo Vectorial

Contornos

Perfiles

Triángulos: (TIN).

El modelo raster

Matrices.

Polígonos

Obtención de datos topográficos para la construcción de un MDE

Existen una serie de métodos que pueden utilizarse para la elaboración de los MDE que

pueden ser agrupados en dos grandes grupos: métodos directos y métodos indirectos.

Métodos directos:

Altimetría: Altímetros radar o laser transportados por plataformas aéreas o

satélites.

GPS (Global Positioning System): Sistema de localización por triangulación.

Levantamiento topográfico: Estaciones topográficas con salida digital.

Un levantamiento topográfico consiste en representar los elementos singulares del

terreno en un plano. Todos los elementos del terreno quedan definidos por una serie de

12



puntos y cada uno de estos puntos representados en un proyecto definen una nube de

puntos, que a la vez define una curva de nivel, que no es otra cosa que la representación

de las diferentes secciones del terreno a un intervalo de altura. La medida de los puntos

es totalmente manual, realizada de técnicos y especialista mediante una específica

instrumentación.(Coppola, 2009)

Este es el procedimiento por el cual se obtuvieron los datos topográficos para este trabajo

a partir de un levantamiento realizado por Unidad Empresarial de Base Investigaciones y

Proyectos Hidráulicos Sancti Spíritus. donde la digitalización de los resultados del

Levantamiento Topográfico se realizaron en escala 1:1 en unidades de AutoCAD, con el

objetivo de poder trabajar con el programa AutoCAD Civil 3D.(Fernández, 2011)

Métodos indirectos: Medida estimada a partir de documentos previos (fuente

secundaria).

Restitución a partir de pares de imágenes.

Digitalización de mapas topográficos.

1.3 Los Sistemas de información geográfica.

Un Sistema de Información Geográfica (SIG, GIS en inglés) es un sistema de información

especializado en el manejo y análisis de información geográfica, dicha información

geográfica es una representación de la realidad estructurada en diferentes capas

superpuestas conteniendo cada una de ellas información independiente respecto a

topografía, hidrografía, formaciones geológicas, tipos de suelo, también puede contener

información de carácter más humano como información sobre ciudades, edificaciones,

vías de transporte, etc. (García, 2012)

Un Sistema de Información Geográfica es una herramienta que permite la integración de

bases de datos espaciales y la implementación de diversas técnicas de análisis de

datos.:(Sarria, 2011)

Elementos de un SIG.

Un SIG está compuesto por (García, 2012):

Software: Los programas informáticos.

13



Algunos softwares son: Mapinfo, gvSIG, GRASS, y ArcGIS, que es el que utilizare en

este trabajo ya que se tiene buenas experiencias en trabajos de este tipo.

Hardware: Pc o estación de trabajo junto con los periféricos en la captura y

procesado de la información.

Proceso de actualización.

Datos: Representación simplificada del mundo real.

Personal cualificado: El elemento más importante.

Procedimientos: El análisis requiere de procedimientos bien detallados y

consistentes en la producción de resultados precisos y reproducibles.

Los software SIG son ideales en el manejo de información georreferenciada por lo que

para este trabajo se empleara ArcGIS que es un software que reúne entre otras funciones

la aplicación ArcMap, nombre utilizado para identificar la familia estandarte de los

productos SIG de ESRI. ArcGIS se basa en una biblioteca común de componentes

compartidos de software SIG, denominados ArcObjects. ArcGIS se compone de

aplicaciones y un servidor independiente, cada aplicación puede crear, gestionar, analizar

y servir datos almacenados en uno o más formatos.(García, 2012)

HEC-GeoRAS, es una extensión para HEC-RAS, diseñada con el fin de procesar datos

georreferenciados, y en doble dirección, desde un software SIG a HEC-RAS, por la

importancia que adquiere en los procesos de análisis una adecuada y precisa geometría,

o en los procesos de toma de decisiones en una correcta y ordenada disposición de los

datos abstraídos.

El archivo creado con HEC-GeoRAS, contiene un gran número de información, desde el

trazado del dique, secciones transversales, límites entre cauce principal y llanuras de

inundación, coeficientes de rozamiento, tanta información como capas de información se

hayan introducido en nuestro archivo SIG.

HEC-GeoRAS, requiere de un MDE en formato TIN o GRID, que ha de ser continuo y no

poseer zonas vacías de información, dado el caso se necesitara realizar un rellenado de

huecos.

14



Por lo que en este trabajo utilizaremos el ArcGIS y se extensión HEC- GeoRAS como

herramientas para la creación del modelo a partir de las características del terreno, para

luego y también como una herramienta de post análisis donde se muestren las áreas

donde ocurre el desbordamiento de las márgenes del dique.

1.4 Modelo de simulación hidráulica.

Para la descripción de los perfiles de flujo de agua en cauces naturales existen hoy en

día una gran cantidad de herramientas computacionales que realizan una simulación

apoyadas en modelos numéricos que describen el comportamiento del agua.

Entre los más usados están los modelos hidrodinámicos 1D basados en las ecuaciones

de San Venant (leyes de conservación de la masa y el momento) para calcular la

superficie libre del agua para flujos estacionarios y no estacionarios en canales abiertos.

Estas ecuaciones diferenciales se resuelven mediante discretización numérica usando

frecuentemente los métodos de diferencias finitas, y en algunos casos mediante

elementos finitos o volúmenes finitos en un esquema implícito. Por otra parte, en los

modelos hidrodinámicos 2D las ecuaciones de conservación de la masa y el momento

son expresadas en dos dimensiones y los resultados se calculan en cada punto la malla

en el dominio de solución. Los modelos 2D pueden resolverse utilizando al método de

elementos finitos (Galeno, mayo 2014).

Entre los programas de modelos numéricos para la simulación hidráulica en canales

naturales y ríos más usados se encuentran SSIMM, FLUENT, CFX y FLOW-3D emplean

los tres componentes del vector velocidad (modelos numéricos tridimensionales);

RiCOM, Hydro-2de, River2d, MIKE-21, RMA-2, FESWMS y FLOW-2D son modelos

basados en la hipótesis del flujo bidimensional, y AULOS, MIKE-11 y HEC – RAS, y sobre

este último abordaremos en este trabajo ya que este es un modelo numérico de dominio

público(Rodríguez, 2017).

El modelo HEC-RAS.

Dentro de los médelos hidrodinámicos está el HEC-RAS el cual ha sido desarrollado por

el Hydrologic Engineerig Center del U.S Army Corps Of Engineers, de los Estados

15



Unidos, siendo unos de los modelos hidráulicos más utilizados en la modelación

hidráulica de cauces.

HEC-RAS es una herramienta que ha venido evolucionando, en su versión 5.0 cuenta

con una extensión que permite simular el flujo de agua combinando modelos 1D/2D, así

como totalmente 2D; basa su aplicación en las ecuaciones de Onda Difusiva y Sant

Venant (a criterio del usuario) las cuales resuelve mediante el algoritmo de Volúmenes

Finitos Implícitos. Una de las novedades de esta nueva versión, es que incorpora la

ventana de interface RAS Mapper en la cual el usuario integra el modelo digital del

terreno, como paso inicial para la modelización del flujo.(Chero, 2015)

Versión HEC-RAS

Modelo. 1D

Modelo. Cuasi2D

Modelo 2D

Flujo permanente

Flujo no permanente

Análisis de transporte

de sedimentos

Análisis de

calidad de agua

2.2 x x

3.1.3 x x x

4.1.0 x x x x x x

5.0 x x x x x x x

Tabla 1.1: Evolución del tipo de modelización y herramientas de análisis de HEC-

RAS.

Para el funcionamiento del HEC-RAS (River Analysis System) se debe tener en cuenta

datos geométricos estos son diversas secciones transversales a los largo del cauce o

cauces considerados, este modelo calcula la pendiente de ese tramo, otro datos es el

caudal este puede ser un solo valor constante o variable en el tiempo.(Rodríguez, 2017)

1.5 Coeficiente de rugosidad de Manning

En la actualidad, con los modelos matemáticos de simulación hidráulica de inundaciones,

es posible manejar hipótesis suficientemente realistas o previsibles que nos ofrezcan

cierto grado de confianza y seguridad a la hora de tomar decisiones, ya sea en la

ordenación del territorio en torno a nuestros ríos o para exigir criterios de diseño de obras

e infraestructuras capaces de soportar y funcionar adecuadamente en situaciones de

emergencia. No obstante, una amplia investigación bibliográfica relacionada con el tema

demuestra que la forma de la superficie del agua depende, en gran medida, del valor de

16



la pendiente del fondo, la geometría de la superficie del terreno y la estimación de la n de

Manning. (Bruga et al., 2010)

Este último, se considera como el principal parámetro que se debe calibrar en la

simulación, ya que no existe ningún método exacto para su selección, pues depende de

muchos elementos que están relacionados entre sí, como son: rugosidad superficial,

vegetación, irregularidad del canal, alineación del canal, sedimentación y socavaciones,

obstrucciones, tamaño y forma del canal, nivel de agua y caudal, cambios estacionales,

material en suspensión y carga del fondo.(Bruga et al., 2010)

Estimación del coeficiente de rugosidad en el canal.

El valor de n es muy variable y depende de una cantidad de factores: rugosidad de la

superficie, vegetación, irregularidades del cauce, alineamiento del canal, depósitos y

socavaciones, obstrucciones, tamaño y forma del canal, nivel y caudal, cambio

estacional, material suspendido y transporte del fondo. Para estimar el valor de n hay

cinco caminos:

1. Comprender los factores que afectan el valor de n y así adquirir un conocimiento básico

del problema y reducir el ancho campo de suposiciones.

2. Consultar un cuadro de valores típicos de n para canales de varios tipos.

3. Examinar y hacerse familiar con la aparición de algunos canales típicos cuyos

coeficientes de rugosidad son conocidos y están registrados en fotos, por ejemplo.

4. Determinar el valor de n a través de un procedimiento analítico basado en la

distribución teórica de la velocidad en la sección transversal de un canal y sobre los datos

de medidas de velocidad o de rugosidad.

5. Uso de ecuaciones empíricas.

El profesor Ven Te Chow en su obra clásica “Hidráulica en Canales Abiertos” estudia tres

métodos de evaluar el coeficiente de Manning.

1. Consultar una tabla de valores típicos de n para varios tipos de canales.

17



2. Examinar y comparar el canal en estudio con la apariencia de ciertos canales típicos

cuyos coeficientes de rugosidad son conocidos.

3. Considerar el valor de n como el resultado de la acción combinada de una serie de

factores que lo afectan. Esta forma es llamada como el método de Cowan.

Método de Cowan:

n = m (n0 + n1 + n2 + n3 + n4)

Condiciones del canal Valor

Material del Lecho Tierra

Roca cortada

Grava fina

Grava Gruesa

n0 0.02

0.025

0.024

0.028

Grado de irregularidad

perímetro mojado

Despreciable

Leve

Moderado

Alto

n1 0.000

0.005

0.01

0.02

Variaciones de las

secciones.

Graduales

Alternándose ocasionalmente

Alternándose frecuentemente

n2 0.00

0.005

0.010-0.015

Efecto relativo de las

obstrucciones

Despreciable

Leve

Apreciable

Alto

n3 0.000

0.010-0.015

0.020-0.030

0.040-0.060

Densidad de vegetación Baja

Media

Alta

Muy alta

n4 0.005-0.010

0.010-0.025

0.025-0.050

0.050-0.100

Sinuosidad y frecuencias

de Meandros

Leve

Apreciable

Alto

m 1.00

1.15

1.30

Tabla 1.2: Estimación del coeficiente de Manning según método de Cowan.

18



Tabla de valores típicos.

Según V.T. Chow, el coeficiente de Manning se puede determinar en las siguientes tablas

A continuación, se muestra solo la tabla para determinar los coeficientes de rugosidad de

acorde a las características del canal de estudio.

Tipo de canal Mínimo Medio Máximo

Cursos menores (Ancho superficial<30m) a) De llanuras o planicies (Baja pendiente)

Limpios, rectos, a capacidad plena sin vados o charcas profundas Idem, con más piedras y malezas Limpio, con curvas, algunas pozas y bancos de arena Idem, con algo de maleza y piedras Idem, a niveles bajos y secciones y pendientes irregulares Idem anterior, pero más pedregoso Tramos descuidados con malezas, pozas profundas Tramos con mucha maleza, pozas profundas o cauces de crecidas con árboles y arbustos

b) De montañas (Alta pendiente), sin vegetación en el canal, riberas usualmente empinadas, árboles y arbustos sumergidos a lo largo de las riberas Fondo: grava, ripio y pocos bolones Fondo: ripio y grandes bolones

Planicies de inundación a) Pastizales, sin matorrales

Pasto pequeño Pasto alto

b) Áreas cultivadas Sin cosechas Cultivo crecido: plantación en surcos Cultivo crecido: plantación a campo traviesa

c) Matorrales Matorrales dispersos, grandes malezas Pocos matorrales y árboles, en invierno Pocos matorrales y árboles, en verano Mediana y gran cantidad de matorrales, en invierno Mediana y gran cantidad de matorrales, en verano

d) Árboles Sauces densos, en verano, recto Tierra despejada con pastos y troncos de árboles, sin brotes Idem, con gran cantidad de brotes y arbustos Troncos o postes, pocos árboles caídos, pequeños cultivos, nivel de crecidas bajo las ramas Idem, pero el nivel de crecidas alcanza las ramas

0.025 0.033 0.035 0.040 0.045 0.050 0.075 0.030 0.040 0.025 0.030 0.020 0.025 0.030 0.035 0.035 0.040 0.045 0.070 0.110 0.030 0.050 0.080 0.100

0.030 0.035 0.040 0.045 0.048 0.050 0.070 0.100 0.040 0.050 0.030 0.035 0.030 0.035 0.040 0.050 0.050 0.060 0.070 0.100 0.150 0.040 0.080 0.100 0.120

0.033 0.040 0.045 0.050 0.055 0.060 0.080 0.150 0.050 0.070 0.035 0.050 0.040 0.045 0.050 0.070 0.060 0.080 0.110 0.160 0.200 0.050 0.080 0.120 0.160

Cursos mayores (Ancho superficial>30m) .El valor de n es menor que para el caso de corrientes menores similares, ya que las riberas ofrecen menor resistencia efectiva a) Sección regular sin rocas o matorrales b) Secciones irregulares y rugosas

0.025 0.035

0.060 0.100

Tabla 1.3: Valores del coeficiente de rugosidad n de Manning cauces naturales.

19



Para la estimación de los coeficientes de rugosidad en cada parte del trazado del dique

se realizarán visitas técnicas con la intención de identificar la vegetación o superficie

presente en este aspecto se abordará posteriormente a la hora de realizar el modelo para


1.6 Ejemplos de aplicación de la simulación hidráulica para obtener mapas de

inundaciones con HEC-RAS.

Son disimiles los trabajos, principalmente tesis de grado, donde se ha aplicado el modelo

HEC-RAS para la simulación hidráulica logrando un análisis de las inundaciones en

ciertas y determinadas zonas, por lo que continuación se presentan resúmenes de varios

trabajos nacionales y extranjeros donde se determinaron las superficies de inundación

para zonas vulnerables.

El primer trabajo que expondremos fue el realizado en España por Virginia Díaz

de la Cruz en noviembre de 2012 donde realizo un análisis hidrológico e hidráulica

de la cuenca del Plat de Sant Jordi (MALLORCA) para obtener una evaluación

preliminar de aquellas zonas del territorio que tengan riesgo potencial de

inundación o bien que la materialización de ese riesgo sea probable dentro de los

términos indicados en la Directiva Europea de Inundaciones. En cuanto a la

modelación hidráulica utilizo el modelo digital del terreno ya creado, y la

metodología de trabajo con HEC-RAS fue de un pre-proceso para la cual es

necesario instalar en ArcGis una extensión llamada Hec-GeoRas, una segunda

donde los resultados de la primera y HMS se introducen en HEC-RAS y una

tercera y última fase de exportación y visualización de resultados de nuevo en

ArcGis.

Obteniendo como resultado que los problemas de inundación que se dan en la

cuenca del Pla de Sant Jordi se manifiestan cada vez que se produce un evento

de precipitaciones un poco elevado, son estacionarios y rara vez se pueden

prever. Esto hace que sea un problema muy presente en la vida de los habitantes

del Pla, ya que les afecta directamente de diversas formas: anegando campos de

cultivos, vías de comunicación, el aeropuerto de Son Sant Joan y además, se ha

convertido en un problema de salud pública ya que proliferan insectos y aves.

20



Cabe señalar que en este trabajo además de HEC-RAS se utilizó Iber 2D debido

a que en ese tiempo todavía HEC-RAS no realizaba análisis 2D y también a causa

de que las zonas eran bastante llanas el modelo realizado en HEC-RAS no dieron

resultados tan buenos, demostrándose las limitaciones en esos tiempos del

modelo unidimensional.

El trabajo realizado por Edwin A. Ortiz de Colombia en 2015 donde realizo un

análisis hidrológico e hidráulico de con el objetivo de Determinar el caudal pico y

las cotas de inundación en la Cauce seco de la Urbanización Ciudad Blanca del

municipio de San Gil del departamento de Santander aplicando para la modelación

hidráulica el HEC-RAS empleando el Hec-GeoRas como una herramienta de

vinculo para los datos del MDT, para después de obtener el modelo visualizar los

resultados en ArcGis.

Como resultados obtenidos está el poder establecer las cotas de la lámina de

agua, que en general se conocen como las cotas de inundación, luego todas estas

se pueden obtener en el perfil longitudinal que arroja la modelación en HEC-RAS

y además se pueden determinar también en todas y cada una de las secciones

transversales del cauce.

Por ultimo me voy a referir al trabajo de diploma realizado el año pasado por Liante

Rodríguez donde propone un procedimiento de simulación hidráulica a partir del

software ArcGIS y HEC-RAS. Para establecer este procedimiento se tomó como

caso de estudio el río Sagua la Chica donde se establece un primer trabajo en

ArcGis para la creación de todas las características de la zona de estudio después

el trabajo en HEC-RAS y finalmente a partir de los resultados de este un último

trabajo en ArcGis donde se observan las zonas de inundación.

Como se puede analizar en todos los trabajos la metodología empleada fue similar por lo

que se puede resumir que el trabajo vinculado entre los softwares SIG y los programas

de modelación hidráulica es lo ideal a la hora de determinar zonas de inundación.

posibilitando realizar la simulación hidráulica de cualquier cauce a partir de contar con los

datos iniciales necesarios.

21



1.7 Características de la zona de estudio.

Como se ha expresado anteriormente el corredor está ubicado en el norte de la provincia

Sancti Spíritus, en el municipio de Yaguajay, al este y sureste del Poblado de Nela, aguas

abajo de la Presa Aridanes y su función principal es proteger al poblado de Nela de unos

1000 habitantes y al extinto ingenio del mismo nombre de los embates de las aguas,

crecidas del aliviadero de la presa Aridanes, la cuenca hidrográfica del arroyo Aguacate

y de otra pequeña cuenca al norte de Mayajigua.

Este corredor consta de dos diques separados uno del otro entre 100-150 metros de

longitud y paralelos hasta la costa cubriendo un área aproximada a150 Ha. El dique

izquierdo tiene 14 km de largo y el izquierdo 11 km, ambos faltos de mantenimiento y

reparación. Esta obra tiene más de 40 años de explotación, debido a ello el cauce ha ido

creando meandros muy pronunciados, algunos ya corren transversales, impactando a los

diques y creando erosiones. La topografía del corredor es muy llana, con poca pendiente

y un pequeño drenaje pluvial por el centro del mismo.

Para comprender un poco el porqué de la existencia de este corredor se debe

principalmente a que en el caso de la densidad de la red fluvial o densidad de

cauces, que expresa la relación entre la longitud total (en kilómetros), de los cauces

permanentes e intermitentes que drenan una cuenca respecto al área de la misma, se

calculó su valor para todo el territorio provincial, dio como resultado que en los sectores

del nordeste y el sudeste, existe una escasa red de drenaje natural por lo que tuvo que

reconstruirse mediante un complejo sistema de drenaje (Dominguez et al., 2008).

Los resultados utilizados en la evaluación del relieve para las actividades agropecuaria

reflejan la estrecha relación que existe entre la organización de los sistemas fluviales y

los restantes factores físico-geográficos, tales como la litología, la carsificación, la altitud

de la cuenca y otras especificidades del relieve local, la distribución de las precipitaciones,

entre otras, y como en las llanura septentrional está caracterizada por su escasa

pendiente, suelos impermeables, poca altitud respecto al nivel del mar y la cercanía de

las alturas del nordeste a la costa, la formación de escurrimientos se dificulta,

atravesándola solo pequeños arroyos, muchos de ellos intermitentes, que nacen en las

alturas y tienen cuencas muy reducidas debido a la carsificación y la ocurrencia de lluvias

torrenciales (Dominguez et al., 2008).

Capítulo II

23



Capítulo II: Construcción y ejecución del modelo en ArcGIS y HEC-RAS.

En este capitulo se creara el modelo hidraulico a analizar apartir del empleo de ArcGIS y

su extencion HEC-GeoRAS para establecer las caracteristicas del terreno para luego

obtener la simulación hidráulica en HEC-RAS y su posterior post proceso en ArcGIS.

2.1 Metodología de trabajo.

Tomando como referencia la metodología empleada en trabajos anteriores se hace una

propuesta de procedimiento para la creacion del modelo hidráulico del corredor de

drenaje Nela a partir del cual se obtendran los mapas temáticos de inundción para los

distintos caudales de análisis.

Figura 2.1: Metodología a emplear para la simulación hidráulica.

2.2 Pre-proceso en ArcGIS.

Para el análisis de la zona de estudio se cuenta con el archivo TIN brindado por el IPH

que es el necesario para crear las capas de información, que son el nivel básico que

representa una determinada fracción de la realidad. Por lo que ya podemos empezar a

trabajar con la extensión HEC-GeoRAS. Su manejo es sencillo pero laborioso, lo único

Pre-proceso en ArcGIS

Cargar el TIN de la zona de

estudio

Extensión HEC-GeoRAS

Dibujar

centro del

cauce del

canal

Límites del

cauce

Trayectoria

del flujo

Secciones

transversales

Se exportan los resultados

TRABAJO EN HEC-RAS

Introduce los valores de

Morning

Introducir datos hidráulicos

Crear el Plan de simulación

Se exportan los resultados

TRABAJO EN ArcGIS

Se crea un Nuevo

análisis

Se convierte del

formato sdf a

extensión xml

Se seleccionan los

perfiles

La simulación de las

inundaciones de cada

perfil

Introduce las obras de fábrica

24



que debemos hacer es ir aplicando en orden todas las herramientas del menú RAS

Geometry (como su propio nombre indica, queremos crear una geometría del cauce para

después importarla a HEC-RAS). Destacar que, en este caso, queremos la geometría de

varias ramas del canal por lo que hay que realizar el procedimiento adecuado para los

diferentes tramos.

Figura 2.2: Menú pre-proceso de la extensión HEC-GeoRAS.

Estas herramientas nos permiten crear varias capas que manualmente hay que digitalizar

con los elementos que se nos pide, las cuatro capas principales son: Stream Centerline,

capa donde digitalizamos el centro del canal que deseemos. Banks lines, capa donde

marcamos cuales van a ser los límites del cauce del rio, Flow Patch Centerlines, es

utilizada para identificar los centros de masas de las llanuras de inundación y del cauce

principal y la más importante, XS Cut lines, donde generamos una capa de secciones

transversales al río que nos permitirán ver la geometría del fondo del canal.

2.2.1 Dibujar centro del cauce del canal.

Para dibujar el cauce del canal se selecciona Stream Centerline que es la capa

representante de la línea central del canal. Para editar esta capa de información se han

de tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Stream Centerline ha de ser creado en el sentido del flujo, desde aguas arriba

hacia aguas abajo.

25



Al crear con el Editor él, ó los tramos de río sobre el modelo, asignaremos a cada

tramo el binomio nombre de tramo y nombre del río, cuya denominación ha de ser

única.

Todos los tramos estarán conectados mediante Junctions (Confluencias).

En el caso de estudio se dividió en tres tramos, dos en el cauce del corredor y uno que

es el que recolecta las aguas provenientes del aliviadero de la presa Aridanes.

Figura 2.3: Tramos creados.

2.2.2 Limites del cauce.

La capa Banks Lines define los límites del cauce principal con la zona correspondiente

a la ribera de inundación. Para su edición se han de tener en cuenta las siguientes

consideraciones:

Los Banks lines pueden ser discontinuos.

La orientación de los Banks Lines no importa, su digitalización puede hacerse en

la misma dirección del flujo, en contra de la dirección del flujo, puede ser realizado

en un único trazado o de forma discontinua.

26



Su incorporación como capa de información puede ser opcional, en el caso de

no crearla, habrá de ser implementada en HEC-RAS.

En nuestro caso particular los Banks Lines están definidos por una altura próxima a los

bordes superiores de los diques que son quien definen las alturas tolerables del agua

para que no acurra desbordamiento.

Figura 2.4: Representación del trazado de los límites del cauce

2.2.3 Trayectoria del flujo.

La capa de información Flow Path Centerlines, es utilizada para identificar los centros

de masas de las llanuras de inundación y del cauce principal, además de las direcciones

principales de flujo. Si ya se ha creado la capa Stream Centerline, nos dará la opción de

poder copiar la información referente al canal, teniendo solo que digitalizar dos líneas

Límites del flujo

27



más que harán referencia a la llanura izquierda y derecha del canal principal. Al crear

esta capa de información, se tendrán en cuenta las siguientes consideraciones:

Flow Path a de digitalizarse en el sentido del flujo.

La digitalización de las líneas ha de ser continua para cada uno de los tramos

creados.

Las líneas Flow Path nunca podrán cortarse entre sí.

La capa de información Flow Path puede ser opcional.

Figura 2.5: Representación de las llanuras de inundación

Una vez han sido digitalizados los Flow Path tendremos que identificar cada línea dentro

de la capa de información donde se habrá de indicar si la línea representa el canal

(¨Chanel¨), llanura izquierda (¨Left ¨) o llanura derecha (¨Right ¨).

Trayectoria del flujo en el cauce y llanuras

28



2.2.4 Secciones transversales.

Cross- Sections o secciones transversales es uno de los principales insumos para HEC-

RAS. Las secciones transversales son representadas mediante líneas de corte, que son

utilizadas para extraer los datos de elevación del terreno creando un número finito de

perfiles del terreno a lo largo de todo el canal. La intersección de las líneas de corte con

otras capas de información de Ras como Stream Centerlines, Banks Lines ó Flow Path

son utilizadas para calcular en HEC-RAS atributos tales como los Banks Stations (lugar

geométrico de todos los puntos que separan las llanuras de inundación del canal),

downstreams reach lengths (distancia entre secciones transversales) y n. Manning. Por

lo tanto, la creación de un número adecuado de cortes transversales a de producir una

buena representación del lecho del cauce y llanura aluvial.

En la digitalización de las secciones transversales se han de tener en cuenta las

siguientes consideraciones:

Las líneas que representan las secciones transversales, han de ser en la medida

de lo posible perpendiculares al flujo.

Se digitalizarán las líneas de izquierda a derecha, en el sentido natural del flujo,

de aguas arriba hacia aguas abajo, además, si existiese en el cauce un estructura,

por ejemplo de tipo puente o alcantarilla, será una buena práctica asegurarse de

definir una sección transversal aguas arriba y otra aguas abajo de dicha estructura.

Las secciones transversales nunca podrán cortarse entre ellas.

Las secciones transversales de forma individual solo podrán cortar con Stream

Centerline una sola vez, al igual que el resto de capas creadas con anterioridad.

Las secciones transversales nunca podrán exceder los límites del MDE.

Las secciones transversales fueron creadas cada 50 m colocando secciones adicionales

en la obra de fábrica ubicado casi al final del trazado. Con la herramienta Construct XS

Cut Lines se colocan la longitud y el intervalo de las secciones, con ayuda de XS Cut

Lines se dibujan las secciones transversales a lo largo del perfil del canal editándolas

posteriormente para cumplir con las consideraciones.

29



Figura 2.6: Secciones transversales del canal.

2.2.5 Agregar tipología del cauce y atributos de las secciones.

Una vez se han creado todas las capas se debe agregar la tipología al cauce principal,

con ayuda de la herramienta Stream Centerline Attributes, y los atributos de las secciones

transversales, como son River, Banks, Flowpaths, XS Cut Lines/

2.2.6 Generar archivo Ras.

Después de haber verificado que todas las capas y tablas generadas en los pasos

anteriores están seleccionadas, (ya que, si no se ha trabajado en una única sesión, al

cerrar ArcMap y volver a abrirlo, encontraremos el menú vacío), se hará clic en Ras

Geometry/ Layer Setup. Una vez realizada esta operación seleccionaremos Ras

30



Geometry/ Extrac Gis Data, en donde será obligatorio introducir la ruta y nombre del

archivo a exportar.

Figura 2.7: Exportación del archivo RAS

2.3 Preparación del modelo hidráulico en HEC-RAS.

Se inicia ahora la fase de estudio hidráulico, utilizando para este trabajo el software Hec-

Ras 5.0.0, elegido por ser capaz de realizar cálculos de perfiles de superficies de flujos

de agua estables e inestables. Luego de crear un nuevo proyecto en HEC-RAS será

necesario en primer lugar importar el archivo geométrico creado con Hec-GeoRas, dicho

archivo podremos obtenerlo si hacemos clic en la interfaz Hec-Ras en Geometric data

sobre File/ Import Geometry Data/ Gis format. Seleccionando el archivo a importar, se

despliega la ventana Import Geometry Data, compuesta por varias pestañas, la primera

Intro, donde debemos seleccionar el sistema de unidades en el que vamos a trabajar

(Sistema internacional), la segunda River Reach Stream, mostrará los tramos creados

existiendo la posibilidad de seleccionar los tramos a nuestro antojo (todos los tramos) , la

tercera pestaña Cross Sections and IB Nodes incluye toda la información existente en

31



las secciones y que deberemos de comprobar que todos sus elementos se encuentren

seleccionados, de lo contrario habrá que regresar a ArcMap y generar un archivo nuevo.

a)

b)

Figura 2.8: a) Geometría importada en HEC –RAS alejada, b) Geometría importada

en HEC-RAS donde se observa la confluencia de los tramos.

32



Es necesario sobre las secciones creadas realizar un filtrado de puntos, ya que Hec-Ras

tolera un máximo de 500 puntos por sección, cifra muy superior la obtenida con el modelo

digital que logra extraer un punto por celda. Esta disminución selectiva de puntos se logra

haciendo clic dentro del editor de geometría en Tools/ Cross Section Point Filter, y

dentro de la ventana deberemos añadir todas las secciones. Al pulsar sobre Filter Point

Son Selected XS pondremos en marcha el algoritmo encargado de realizar el filtrado de

puntos, que en ocasiones indicará un mayor número de puntos eliminados respecto de

los conservados, no será motivo de peligro o alarma puesto que el mismo algoritmo

evitará que se produzca cualquier tipo de deformación en la sección.

Figura 2.9: Filtrado de puntos.

También un último paso para dejar las secciones listas para continuar, en este caso en

particular, se agregan levees al punto más elevado de los diques a cada lado, que definen

el cauce de cada sección, trabajo bien engorroso pero necesario porque en la geometría

de las secciones fuera del cauce, al ser una sección compuesta por dos diques, se

33



encuentran puntos más bajos que en el propio cause y entonces el programa comenzara

llenando todas las zonas bajas fuera o dentro por lo que no traerá resultados razonables.

2.3.1 Introducir de los valores de rugosidad de Manning.

Los valores de rugosidad empleados para cada sección, en el cauce del canal fueron

calculados según el método de Cowan antes expuesto, y para las llanuras de inundación

se les estimaron valores de 0.06 correspondiente a la existencia de pocos matorrales y

árboles en condiciones normales. Las determinaciones de los parámetros necesarios

para el cálculo de la rugosidad fueron identificados a través de un recorrido realizado a

la zona de estudio arrogando os siguientes resultados:

Los primeros 450 m del tramo corredor 3 desde aguas abajo se caracteriza por un

material del lecho de tierra con un grado de irregularidad del perímetro mojado de

moderado, donde las secciones varían ocasionalmente y la vegetación es baja

obteniendo un valor de rugosidad de 0.045 para las secciones que componen este región

En las secciones que se encuentran desde los 450 m hasta los 1200 m mantienen

características similares lo que la vegetación es más elevada y se categoriza como media

dando un resultado de 0.065. En el resto de las secciones se mantienen las

características lo que existe es un aumento de las obstrucciones debido al aumento de

la vegetación y obteniendo un valor de la rugosidad de 0.08.

a) b)

Figura 2.10: a) Región del tramo corredor 3 en los primeros 450 m. b) Región central

del tramo corredor 3.

34



Figura 2.11: Región final del tramo corredor 3.

El tramo corredor 1 presenta características similares a la región del final del tramo de

corredor 3 por lo que presenta el mismo coeficiente de rugosidad de 0.08

Figura 2.12: Tramo corredor 1

Por último, el tramo Aridanes 2 presenta vegetación alta y una sinuosidad y presencia de

meandros apreciable por lo que presenta un valor de rugosidad de 0.092.

35



Figura 2.13: Punto de confluencia de los tramos.

Una vez determinado los valores es hora de incorporarlos al modelo lo cual es

recomendable por una mayor operatividad de los datos, colocarlos de forma masiva en

una única tabla, para ello en el menú Geometric data pulsaremos sobre Tables/ Manning

n or k Values.

Figura 2.14: Tabla para incluir los valores de rugosidad de Manning.

36



2.3.2 Introducir la obra de fábrica.

La obra de fábrica que se encuentra aguas debajo del tramo corredor 3 se caracteriza

por ser una alcantarilla de cruce con cajones prefabricados, dichas obras se componen

de dos agrupaciones de cajones, una compuesta por 4, dos de ellos de dimensiones

2x2 m y los otros dos 2 m de ancho por 1.5 m de altura, con cotas de invertida aguas

arriba de 8.36 m y aguas debajo de 8.11 m, y la otra agrupación compuesta por 12

cajones de 2 m de ancho por 1.5 m de altura tiene una cota de invertida aguas arriba de

9.04 m y aguas debajo de 9.0 m, la cota de la carretera que pasa por encima de la obra

es la 10.93 m.

a) b)

Figura 2.15: Obra de fábrica. a) agrupación de 4 cajones, b) agrupación de 12

cajones.

Para incorporar la obra de fábrica al modelo fue necesario haber creado dos secciones

en ArcGIS, una agua arriba de la alcantarilla y otra agua abajo, después para crear la

alcantarilla se va a Geometric Data en el icono Brdg/Culv y se pone el número de

ubicación dentro del perfil que es de 75. La alcantarilla la componen el tablero

(Deck/Roadway) y la tubería de paso del agua (Culvert), el primero se les introduce las

características en Deck/Roadway y a la tubería en Culvert.

37



nhnhhh

a) b)

Figura 2.16: a) características de tablero, b) características del conducto.

Figura 2.17: Secciones de la obra de fábrica.

38



2.3.3 Introducir los datos hidráulicos.

Los datos hidráulicos que se deben introducir son: los caudales para los que se quiere

realizar la simulación y las condiciones de contorno, dichos datos se incorporan en

Steady Flow Data. Se crearon 10 perfiles de caudales, propiciando un aumento

progresivo de estos en cada tramo, asumiendo que el caudal que circula por el tramo

aridanes 2 represente el 36% del caudal total esto debido a que se conoce que el corredor

debe conducir un valor cercano a 300 m3/s y el que circula por aridanes 2 es de 110 m3/s

que es el caudal correspondiente al que debe aliviar la presa. para así identificar entre

que rango de caudales se encuentran las fallas del corredor de drenaje. En Reach

Boundary Conditions se introducen las condiciones de contorno de los diferentes

tramos. Las condiciones de contorno de aguas abajo de los tramos Aridanes 2 y corredor

1 y aguas arriba del tramo corredor 3 están definidas por la confluencia de los tramos.

Aguas debajo del tramo corredor 3 se y aguas arriba de los tramos corredor 1 y aridanes

2 se asume calado normal y se coloca la pendiente promedio que existe en el tramo de

influencia, pues se considera que el flujo aguas debajo de la obra de fábrica se aproxima

al uniforme.

Figura 2.18: Condiciones de contorno.

39



Figura 2.19: Caudales de simulación.

2.3.4 Crear plan de simulación.

Para crear una simulación hidráulica es necesario crear un plan que incorpore un fichero

de geometría y otro de datos hidráulicos para esto se selecciona Run/Steady Flow

Analysis y se selecciona la geometría y los datos hidráulicos creados luego se elige el

tipo de flujo a simular que es mixto pues no se conoce con seguridad lo que sucede en

el corredor, una vez creado el plan se simula en Compute.

Figura 2.20: Plan de simulación

40



Figura 2.21: Ejecución de la simulación.

Una vez ejecutada la simulación se guarda el plan y se exportan los resultados para

ArcGIS en File/Export GIS Data y se seleccionan los tramos y perfiles de caudales para

exportar.

Figura 2.22: Exportación de resultados a ArcGIS

41



2.4 Post-proceso en ArcGIS.

Al concluir la fase de creación y ejecución del modelo hidráulico en HEC-RAS se pasa a

la fase de visualización de los resultados en ArcGIS a partir de las opciones que brinda

la herramienta HEC-GeoR AS. Para lograr importar correctamente los resultados se crea

una carpeta que tenga una ruta corta y se copia allí el fichero (.sdf) de exportación. Con

en la opción Import RAS SDF File de Hec-GeoRAS se convierte el archivo del formato

sdf a xml que es con el que trabaja ArcGIS. A continuación, se seleccionar en la barra de

herramientas de Hec-GeoRAS RAS Mapping/ Layer Setup y completar la información

requerida para crear un nuevo marco de post-proceso. Indicaremos el nombre del

análisis, la ruta donde se encuentre el archivo de exportación ya en formato .xml,

seleccionaremos el terreno y la ruta de salida donde será almacenada la nueva base de

datos generada (usar una ruta corta).

Figura 2.23: Creación del marco de post-proceso.

42



Para utilizar el nuevo archivo se selecciona RAS Mapping/ Read RAS GIS Import File,

y podremos observar que un nuevo marco de datos es abierto. Para crear las nuevas

capas de información para el formato RAS para observar la superficie de inundación se

selecciona RAS Mapping/ Inundation Mapping/ Water Surface Generation y se indica

el perfil a visualizar, luego se realiza la intersección entre el modelo digital del terreno y

el modelo de inundación generado con anterioridad. Para ello hemos de seleccionar RAS

Mapping/ Flood Plain Delineation/ GRID Intersectio, y se selecciona el modelo del

perfil a visualizar.

Figura 2.24: Selección del perfil a visualizar.

Figura 2.25: Delimitación de las llanuras de inundación a visualizar.

Capítulo III

44



Capitulo III: Análisis de los resultados.

En este capítulo se expone las zonas en los que ocurre desbordamiento de las márgenes

del corredor para sus correspondientes caudales, así como se analiza el funcionamiento

de la obra de fábrica para las diferentes condiciones de funcionamiento.

3.1 Análisis del comportamiento de las inundaciones en los diferentes tramos.

Para que se realice un mejor análisis de las zonas de inundación se dividirá esta en los

tres tramos existentes debido a la gran extensión de la zona de estudio.

3.1.1 Análisis del tramo corredor 1.

Para el análisis de los resultados se brindarán los caudales para los cuales se desbordan

las distintas zonas, así como las secciones en las que esto ocurre. Se comienza el

análisis para el primer caudal de simulación de 16 m3/s donde se identifica las secciones

finales, próximas a la confluencia donde ocurre desbordamiento de las aguas del cauce

del corredor debido a que en esta zona el corredor carece de dique derecho posiblemente

prescindiendo de este para que se esta zona la que capte las escorrentías que se

producen en áreas próximas al corredor.

Figura 3.1: Superficie de inundación en el cauce del corredor para el caudal de

16m3/s.

Zona de desborde

Superficie del agua

45



Para los caudales de circulación de 32 y 48 m3/s se sigue manifestando la misma zona

donde ocurre el desborde debido a la no existencia del dique derecho en su secciones

finales lo que se incrementa la región de desborde.


48m3/s.

Figura 3.3: Sección donde comienza el desborde del agua para el caudal de 48 m3/s.

Zona de desborde

46



Figura 3.4: Sección donde termina el desborde del agua para el caudal de 48 m3/s.

Para el caudal de 64 m3/s ocurre un desbordamiento en el dique izquierdo entre las

secciones 3700 y 3650 y manteniéndose el desborde en las secciones próximas a la

confluencia, entonces queda establecido 48 m3/s como caudal de seguridad para el cual

el corredor en este tramo no corre peligro de desborde con independencia de las

secciones finales que como ya se explicó no posee dique derecho.


64m3/s.

Zona de desborde

47



Para 80 m3/s se aprecia que comienza a ocurrir desbordes en ambos diques, en el

izquierdo entre las secciones 3700 -3400 y en el derecho entre la 4250-4150 y 3850-

3750, por lo queda definido que para caudales menores o iguales a 64 m3/s el dique

derecho no corre peligro de desborde, se aclara que pueden ocurrir caudales entre 64 y

80 m3/s que pueden no desbordar el dique, pero se prefiere estar del lado de la seguridad.


80m3/s.

Una vez determinado a partir de que caudales comienzan a desbordarse ambos diques,

se muestra ahora la superficie total de inundación para el máximo caudal simulado, que

es de 198 m3/s, el resto de las superficies de inundación de los diferentes caudales se

agrega como anexo, pues es de utilidad para identificar las zonas de desborde en

correspondencia con el caudal que circulan, para que los proyectistas encargados de la

Zona de desborde

Zona de desborde

Zona de desborde

48



reconstrucción de acuerdo con el gasto de diseño del corredor tomen las soluciones

adecuadas.


198m3/s.

Como se aprecia el corredor en sus secciones iniciales no se desborda y el dique derecho

comienza a desbordarse a partir de la estación 5100 y el izquierdo a partir de la 4200.

3.1.2 Análisis del tramo aridanes 2.

Este tramo tiene como objetivo fundamental encauzar el agua proveniente del aliviadero

de la presa Aridanes como se ha explicado anteriormente, las pérdidas de la sección han

propiciado que se desborde ambos lados de su trazado para caudales relativamente

bajos comparados con los que debe conducir que es un aproximado a 110 m3/s. Cuando

circula 9 m3/s se puede observar que en varias zonas ocurre un desborde, aunque

pequeño se da la idea de que en este tramo no pueden transportarse grandes gastos sin

que ocurra una inundación parcial de la zona, hecho que ha provocado la pérdida de

múltiples cabezas de ganados en la zona, tras la ocurrencia de intensas lluvias ejemplo

49



de ello son las recientes lluvias de mayo de 2018 que causaron la perdida de cerca de

100 cabezas entre ganado vacuno y ovino.


9m3/s.

Con el aumento de caudal a 18 m3/s se observa el desplazamiento de la superficie del

agua hacia la región inferior del tramo y ocurriendo desbordamientos apreciables.


18m3/s.

Zona de desborde

Zona de desborde

Zona de desborde

50



Con un caudal de 27 m3/s, ya se identifica un claro desborde de ambos lados en varias

regiones justificando lo antes mencionado en relación a la tolerancia del caudal de

circulación sin que ocurra inundación de las zonas aledañas.


27m3/s.


94m3/s.

Zona de desborde

Zona de desborde

51



La inundación completa de todo el tramo se produce con caudales superiores o iguales

a 94 m3/s. valor elevado pero inferior al que debe transportar, por lo que debe analizarse

las variantes intermedias colocadas en los anexos para que el proyectista de acuerdo a

las condiciones de diseño evalúe las opciones de reconstrucción.

3.1.2 Análisis del tramo corredor 3.

Comienza ahora el análisis del tramo más importante del corredor pues es el encargado

de proteger el poblado de Nela, en este los rebases de los diques no se manifiesta para

caudales menores de 75 m3/s.


75m3/s.

Para el caudal que se aprecia un rebaso de los diques es para 100 m3/s en el dique

Izquierdo entre las secciones 1900 y 1700, por lo que es 75 m3/s el caudal que puede

conducir el corredor sin que ocurra desbordes en los diques, esto no significa que este

valor sea el máximo, sino que es un valor seguro porque pueden existir valores a este,

eso sí menores que 100 m3/s, para los que no puede ocurrir el rebaso de los diques.

52




100 m3/s.

Para 125 m3/s ocurre el desborde de la obra de fábrica y en las secciones finales

anteriores a esta el agua rebasa ambos diques. Por lo que el efecto de la obra de fábrica

en la circulación del agua provoca una obstrucción del flujo y un consecuente rebases de

los diques debido principalmente a las condiciones en que esta trabaja


125 m3/s.

Zona de desborde

Zona de desborde

Zona de desborde

53



Para culminar con el análisis de este tramo se muestra el área de inundación para el

máximo caudal simulado de 310 m3/s, aquí se aprecia un desborde total del dique

Izquierdo, que es el más importante debido a la función que debe cumplir, mientras que

el dique derecho presenta algunas zonas en las que no se desborda, aunque son pocas

en comparación con las que si ocurre. El resto de los mapas de inundación de los perfiles

que no se incluyeron dentro del análisis se agregan en los anexos para brindar el mayor

estudio posible de la zona.


310 m3/s.

3.2 Análisis del funcionamiento de la obra de fábrica.

Para realizar el análisis de la obra de fábrica se visualizan los resultados del modelo en

HEC-RAS, para identificar a partir de que caudales se desborda y analizar flujo que

circula por cada alcantarilla.

La obra de fábrica se desborda cuando ocurren caudales entre 100 m3/s. y 125 m3/s.

como se muestra a continuación, donde para 100 m3/s el Q Weir, que representa el

caudal por encima de la alcantarilla, no tiene valor mientras que para 125 m3/s el Q Weir

es de 0.79 m3/s, lo que significa que para este caudal ya se desborda, para identificar el

54



caudal exacto se realizó varias simulaciones para lograr identificarlo dando como

resultado 122 m3/s.

Figura 3.16: Resultados de la alcantarilla 2x2(2) para 100 m3/s

.

Figura 3.17: Resultados de la alcantarilla 2x2(2) para 125 m3/s.

Caudal de desborde

Caudal de desborde

55



Figura 3.18: Resultados de la alcantarilla 2x2(2) para 122 m3/s

Figura 3.19: Resultados de la alcantarilla 2x1.5(2) para 122 m3/s

56



Figura 3.20: Resultados de la alcantarilla 2x1.5(12) para 122 m3/s

A continuación, se expone una tabla resumen con el caudal que conduce la alcantarilla y

el que sobrepasa esta para cada perfil simulado.

Perfiles

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Q alcant (2x2) 6.8 10.9 14.6 17.3 20.7 22.4 23.3 23.8 29.9 30.0

Q alcant (2x1.5)2 6.8 10.8 14.5 19.5 21.4 21.8 22.0 22.2 22.2 22.3

Q alcant (2x1.5)12 11.4 28.3 46.0 63.2 82.0 88.6 91.5 94.0 98.3 103.7

Q total alcant 25.0 50.0 75.0 100.0 124.2 132.8 136.8 140.0 150.4 156.0

Q Weir 0.0 0.0 0.0 0.0 0.8 17.2 38.2 60.0 109.6 154.0

Q total 25.0 50.0 75.0 100.0 125.0 150.0 175.0 200.0 260.0 310.0

Tabla 3.1: Resumen de caudales

57



Una vez identificado el caudal de desborde, se analiza el flujo que circula por la obra de

fábrica, cabe señalar que a partir del desborde sobre la alcantarilla las alturas que toma

el agua no son las que da como resultado el programa esto debido a que el levantamiento

no cubre toda la zona y el área que influye a partir de que se desborda es mayor a la

representada, pero el análisis se realizó tomando como consideración los resultados del

programa para tener una idea de acuerdo a las alturas del agua el tipo de flujo que circula.

Se comienza con la agrupación de 2 cajones de 2x2 donde se manifiesta un régimen

supercrítico de circulación para todos los caudales simulados, la altura del agua en la

sección aguas arriba es mayor a partir de caudales superiores a 75 m3/s y en aguas abajo

lo supera a partir de caudales superiores a 200 m3/s. La simbología utilizada en la tabla

es la siguiente.

Q - caudal que circula por el grupo de cajones (m3/s).

Y1 -altura del agua en la sección aguas arriba de la alcantarilla (m).

Y4- altura del agua en la sección aguas abajo de la alcantarilla (m).

Yn-tirante normal (m).

Yn-tirante crítico (m).

Caudales de simulación (m3/s).

Parámetros 25 50 75 100 125 150 175 200 260 310

Q (m3/s). 6.82 10.9 14.57 17.27 20.73 22.36 23.29 23.77 29.87 30.04

Y1(m) 1.18 1.61 1.97 2.28 2.58 2.71 2.81 2.9 3.06 3.18

Y4(m) 1.13 1.3 1.43 1.54 1.64 1.74 1.82 1.89 2.05 2.17

Yn(m) 0.39 0.54 0.66 0.75 0.85 0.9 0.93 0.94 1.12 1.12

Yc(m) 0.67 0.91 1.11 1.24 1.4 1.47 1.51 1.53 1.78 1.79

Tabla 3.2: Resumen de resultados para la alcantarilla 2x2 de 2 cajones.

En la agrupación de 2 cajones de 2x1.5 se manifiesta un régimen supercrítico para cada

caudal simulado y para caudales mayores que 25 m3/s, la altura del agua en la sección

aguas arriba supera la altura del conducto de entrada por lo que la entrada es sumergida

y para causales mayores que 75 m3/s la altura del agua en la sección de la salida supera

la altura de la alcantarilla.

58




Parámetros 25 50 75 100 125 150 175 200 260 310

Q (m3/s). 6.77 10.83 14.45 19.51 21.44 21.82 22 22.18 22.21 22.33

Y1(m) 1.18 1.61 1.97 2.28 2.58 2.71 2.81 2.9 3.06 3.18

Y4(m) 1.13 1.3 1.43 1.54 1.64 1.74 1.82 1.89 2.05 2.17

Yn(m) 0.39 0.54 0.66 0.81 0.87 0.88 0.89 0.9 0.9 0.9

Yc(m) 0.66 0.91 1.1 1.34 1.43 1.45 1.46 1.46 1.47 1.47

Tabla 3.3: Resumen de resultados para la alcantarilla 2x1.5 de 2 cajones.

En la agrupación de 12 cajones de 2x1.5 un régimen subcritico para todos los caudales

simulados, en la sección de aguas arriba de la alcantarilla se sumerge a partir de caudales

mayores que75 m3/s y en la sección de aguas abajo nunca se encuentra sumergida.


Parámetros 25 50 75 100 125 150 175 200 260 310

Q (m3/s). 11.42 28.27 45.98 63.22 82.03 88.61 91.54 94.03 98.31 103.7

Y1(m) 0.5 0.93 1.29 1.6 1.9 2.03 2.13 2.22 2.38 2.5

Y4(m) 0.24 0.41 0.54 0.65 0.75 0.85 0.93 1 1.16 1.28

Yn(m) 0.31 0.57 0.81 1.02 1.24 1.32 1.35 1.38 1.43 1.49

Yc(m) 0.28 0.52 0.72 0.89 1.06 1.12 1.14 1.16 1.2 1.24

Tabla 3.4: Resumen de resultados para la alcantarilla 2x1.5 de 12 cajones.

Por lo que se puede concluir que la obra de fábrica necesita un nuevo diseño si se quiere

que esta sea capaz de evacuar caudales mayores a 122 m3/s o aumentar el número de

conductos por donde circula el agua en dependencia del caudal que se utilice para llevar

acabo la reconstrucción.

59



Conclusiones.

La identificacion de las zonas de inundaciones se logra a partir de la combinacion

de softwere que permitan obtener informacion georeferenciada como ArcGIS y

softwere de simulacion hidraulica como HEC-RAS, para poder representar los

resultados en la zonas correctas.

Los caudales que pueden conducir los diferentes tramos sin que ocurra desborde

de sus margenes son relativamente pequeños comparados con los que deben

conducir en la realidad debido a la pérdida de la sección, por lo que necesita un

reparación casi total del corredor y muy especial el dique izquierdo del tramo

corredor 3.

La obra de fábrica puede conducir en gasto máximo de 122 m3/s sin que ocurra

un desborde por encima de esta y para cuadales mayores que 200 m3/s la

alcantarilla de cuatro cajones funciona sumergida a la entrada y salida del

conducto por lo que se nesecitara ampliar el número de cajones si se quiere que

la obra sea capaz de avacuar el caudal que circula por el corredorsin que ocurra

peligro de desborde.

Recomendaciones

Para lograr un mejor estudio se deberá realizar un levantamiento topográfico más

extenso de la zona aguas debajo del abra de fábrica para proponer condiciones

de contorno un lo más acertada pasible.

Este procedimiento es válido utilizarlo para la completa evaluación ya sea de

cauces naturales o artificiales.

Su utilización es imprescindible a la hora de realizar el proyecto de reconstrucción.

Se debe aumentar el número de conductos en la obra de fábrica paar evitar un

desbordamiento de la misma.

60



REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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EN CUBA. .

62



Anexos

1 Mapas de inundación de los caudales del tramo corredor 1.

Figura A1: Superficie de inundación en el cauce del corredor para el caudal de 96

m3/s.

Figura A2: Superficie de inundación en el cauce del corredor para el caudal de

112 m3/s.

63




128 m3/s.


166 m3/s.

64



2 Mapas de inundación de los caudales del tramo aridanes 2.


m3/s.

65




m3/s.


m3/s.


m3/s.

66




m3/s.


112 m3/s.

67



3 Mapas de inundación de los caudales del tramo corredor 3.


150 m3/s.

68




175 m3/s.


200 m3/s.


260 m3/s.

junio de 2018 - University "Marta Abreu" of Las Villas

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