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PROYECTO

MODELACIÓN MATEMÁTICA DEL RÍO PILCOMAYO EN LA ZONA DE EMBOCADURA

ADENDA AL INFORME FINAL

Julio de 2014

CONVENIO

DIRECCIÓN EJECUTIVA DE LA COMISIÓN TRINACIONAL PARA EL DESARROLLO DE LA

CUENCA DEL RIO PILCOMAYO Y

FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA (UNLP)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA

FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA

PROYECTO DE MODELACIÓN MATEMÁTICA DEL RÍO PILCOMAYO EN LA ZONA DE EMBOCADURA

EQUIPO DE TRABAJO:

Ing. José D. BREA

Ing. Pablo SPALLETTI

Ing. Martín Alejandro IRIGOYEN

Ing. Gerardo HILLMAN

Ing. Paolo GYSSELS

Ing. Cristian BALDISSONE

INFORME PRODUCIDO POR:

Ing. Pablo SPALLETTI, Ing. Martín Alejandro IRIGOYEN


Adenda al Informe Final

Mayo de 2014 1

ÍNDICE ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................................. 2

1. Introducción ............................................................................................................................................. 3

2. Descripción de la canalización propuesta .................................................................................... 3

3. Cálculo del movimiento de suelos ................................................................................................... 4

4. Modelos bidimensionales ................................................................................................................... 6

4.1. Modelación bidimensional de la situación sin canalización .......................................... 7

4.2. Modelación bidimensional de la situación con canal .................................................... 11

4.3. Evaluaciones adicionales .......................................................................................................... 15

5. Consideraciones Finales ................................................................................................................... 16



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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 - Fondo del canal argentino con y sin adecuación ................................................................ 3Figura 2 - Modelo Digital del Terreno .......................................................................................................... 4Figura 3 - Volumen de Excavación acumulado a lo largo de la canalización propuesta ......... 6Figura 4- Modelo digital del terreno sin canalización ........................................................................... 7Figura 5- Materiales de Fondo ........................................................................................................................ 8Figura 6- Distribución espacial de Velocidades ....................................................................................... 9Figura 7- Distribución espacial de profundidades ............................................................................... 10Figura 8- Elevaciones de la superficie libre ............................................................................................ 11Figura 9- Modelo digital del terreno con canalización ....................................................................... 12Figura 10- Distribución espacial de Velocidades ................................................................................. 13Figura 11- Distribución espacial de profundidades ............................................................................ 14Figura 12- Elevaciones de la superficie libre ......................................................................................... 15



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1. Introducción La modelación matemática del río Pilcomayo en la zona de la Bifurcación ha arrojado como resultado una distribución de caudales entre Argentina y Paraguay de aproximadamente 22% y 78% para cada país respectivamente, cuando se analiza un caudal ingresante en el Pilcomayo de 500 m3/s. A su vez, observando el perfil longitudinal a lo largo del río, del canal Las Torres y la continuación del canal argentino, pudo notarse que existen sobreelevaciones en la salida del antiguo cauce del río Pilcomayo hacia el canal argentino, que obstruye el escurrimiento de aquel. En este sentido y en virtud de lo acordado durante la reunión de la Mesa Fluvial llevada a cabo en la ciudad de La Plata en Junio de 2014, se analizó la efectividad de acondicionar un tramo del canal argentino para aumentar el porcentaje de caudal derivado hacia Argentina, cuando el caudal del río Pilcomayo es de 500m3/s. Esta situación se modeló mediante el modelo bidimensional de la zona de La Embocadura obteniéndose los resultados que se presentan en la presente Adenda al Informe Final.

2. Descripción de la canalización propuesta La canalización propuesta se extiende a lo largo de un tramo 3500m desde la salida del canal Las Torres, donde el lecho tiene una cota mínima de 220,50 m, hasta alcanzar la cota 220m, a lo largo del talweg del canal argentino (Figuras 1 y 2). El perfil transversal del canal presenta un ancho de solera de 20m (el doble del ancho original del canal Las Torres) y taludes con pendiente 1:2.

Figura 1 - Fondo del canal argentino con y sin adecuación



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Figura 2 - Modelo Digital del Terreno

3. Cálculo del movimiento de suelos En Dado que el acondicionamiento propuesto debe llevarse a cabo empleando la maquinaria disponible en la zona durante los meses anteriores al período de aguas altas, el volumen de excavación debe ser acotado. Para estimar el volumen de suelo a remover, se obtuvieron un total de 36 secciones transversales del canal argentino (una cada 100m), desde la salida del canal Las Torres. Luego se superpuso, en cada perfil, la sección tipo de la canalización analizada, de acuerdo con la descripción antes indicada y con la cota de fondo de solera correspondiente a la progresiva en cuestión. Luego, con dichos perfiles, se calcularon las áreas de excavación, y los volúmenes acumulados. En la Tabla 1 se detallan los valores calculados.



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Tabla 1 - Cálculo del volumen de excavación

Progr. Área Exc. V V ac.

(m) (m2) (m3) (m3) 0 17.5292 0 0

100 27.0482 2228.87 2228.87 200 13.1944 2012.13 4241 300 16.8797 1503.705 5744.705 400 7.2322 1205.595 6950.3 500 17.397 1231.46 8181.76 600 22.8045 2010.075 10191.835 700 22.4339 2261.92 12453.755 800 18.2972 2036.555 14490.31 900 28.8043 2355.075 16845.385

1000 31.4139 3010.91 19856.295 1100 23.5138 2746.385 22602.68 1200 31.2407 2737.725 25340.405 1300 30.6872 3096.395 28436.8 1400 28.9672 2982.72 31419.52 1500 28.1534 2856.03 34275.55 1600 34.1969 3117.515 37393.065 1700 35.7798 3498.835 40891.9 1800 29.0355 3240.765 44132.665 1900 23.7168 2637.615 46770.28 2000 22.9552 2333.6 49103.88 2100 17.604 2027.96 51131.84 2200 17.7969 1770.045 52901.885 2300 12.2158 1500.635 54402.52 2400 5.6516 893.37 55295.89 2500 7.9195 678.555 55974.445 2600 13.7043 1081.19 57055.635 2700 14.1143 1390.93 58446.565 2800 15.4171 1476.57 59923.135 2900 17.5954 1650.625 61573.76 3000 11.7597 1467.755 63041.515 3100 11.1984 1147.905 64189.42 3200 12.811 1200.47 65389.89 3300 14.0753 1344.315 66734.205 3400 11.3235 1269.94 68004.145 3500 10.4361 1087.98 69092.125



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Figura 3 - Volumen de Excavación acumulado a lo largo de la canalización propuesta

Como puede observarse en la Figura 3, el volumen total de excavación necesario para materializar la canalización analizada fue de 69.000 m3.

4. Modelos bidimensionales Con el objeto de evaluar la efectividad que presenta la canalización analizada a los efectos de aumentar el caudal derivado desde el río Pilcomayo hacia el canal argentino, se implementaron dos modelos bidimensionales específicamente diseñados a este efecto. El primero de ellos es esencialmente igual al que fuera presentado en el Informe Final del proyecto Modelación Matemática del río Pilcomayo en la zona de la Embocadura, para un caudal ingresante de 500m3/s, sin erosión (en dicho informe se indica que no hay efectos significativos de la erosión general para dicho caudal). El segundo presenta la misma extensión y esencialmente una malla de cálculo idéntica al primero, sólo que las elevaciones de los nodos en el tramo del canal argentino donde se plantearon excavaciones, presentaron las elevaciones correspondientes a la canalización. En ambos casos las mallas de cálculo se diseñaron para que fuese posible realizar comparaciones entre las condiciones con y sin excavación. Los dos modelos de la zona de la bifurcación se implementaron utilizando las mismas condiciones de borde y de rugosidad: el caudal ingresante al sistema fue de 500m3/s y las condiciones de restitución en los canales argentino y paraguayo fueron en ambos casos un nivel constante de 223,5 m: en cuanto a la rugosidad, se empleó un valor de n de Manning medio de 0,024m1/3s. En virtud de los resultados de las corridas presentadas en el Informe Final en relación a la erosión general, donde no de apreciaron cambios significativos en el fondo para la crecida de 500m3/s, en este análisis la comparación se efectuó sin considerar este fenómeno. A su vez, como los caudales analizados fueron de 500m3/s o menores, sólo se consideraron los

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Vol

umen

Exc

avad

o (m

3 )

Progresiva (m)



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escurrimientos hacia argentina por los canales las torres y su continuidad en el viejo cauce del Pilcomayo. A continuación se detallan las características específicas de cada modelo y los resultados obtenidos.

4.1. Modelación bidimensional de la situación sin canalización

La malla de cálculo empleada para analizar el reparto de caudales entre Argentina y Paraguay en la zona de la Bifurcación de río Pilcomayo presentó un total de 21.786 nodos y 7.056 elementos. En la Figura 4 se presenta el modelo digital de elevaciones empleado, construido de acuerdo con el relevamiento topobatimétrico de 2013, mientras que en la Figura 4 se indican las zonas que ocupan los distintos materiales considerados.

Figura 4- Modelo digital del terreno sin canalización



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Figura 5- Materiales de Fondo

En las Figuras 6, 7 y 8 se muestran los resultados de la corrida del modelo matemático para la situación original, correspondiente a la situación sin excavación del tramo del cauce situado en la restitución del canal Las Torres en cuanto a distribuciones de velocidades, profundidades y elevaciones de la superficie libre.



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Figura 6- Distribución espacial de Velocidades



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Figura 7- Distribución espacial de profundidades



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Figura 8- Elevaciones de la superficie libre

El reparto de caudales entre las canalizaciones que surge de la implementación del modelo matemático bidimensional de la zona de la Bifurcación, para un caudal ingresante en el río Pilcomayo de 500m3/s, es de 77,9% hacia Paraguay y 22,1% hacia Argentina.

4.2. Modelación bidimensional de la situación con canal

La malla de cálculo empleada para analizar el reparto de caudales entre Argentina y Paraguay en la zona de la Bifurcación de río Pilcomayo, incluyendo el tramo excavado que se analiza en el presente informe, presentó un total de 21.783 nodos y 7.053 elementos. En la Figura 9 se presenta el modelo digital de elevaciones empleado y se detalla, a la derecha de la Figura, la modificación en las elevaciones que resulta de la canalización analizada.



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Figura 9- Modelo digital del terreno con canalización

En las Figuras 10, 11 y 12 se muestran los resultados de la corrida del modelo

matemático para la situación que incluye la excavación del tramo del cauce situado en la restitución del canal Las Torres, en cuanto a distribuciones espaciales de velocidades, profundidades y elevaciones de la superficie libre.



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Figura 10- Distribución espacial de Velocidades



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Figura 11- Distribución espacial de profundidades



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Figura 12- Elevaciones de la superficie libre El reparto de caudales entre las canalizaciones que surge de la implementación del modelo matemático bidimensional de la zona de la Bifurcación que incluye la adecuación analizada en un tramo del canal argentino, es de 76,4% hacia Paraguay y 23,6% hacia Argentina, para un caudal ingresante en el río Pilcomayo de 500m3/s.

4.3. Evaluaciones adicionales De forma complementaria, se evaluó la distribución de caudales cuando en el Pilcomayo escurren 200m3/s. Para ello se implementaron los modelos anteriormente descriptos, habilitando la posibilidad de mojado y secado de las celdas que constituyen las mallas de cálculo. Considerando ahora como nivel de restitución una cota del pelo de agua de 222m e idénticos valores de rugosidad se obtuvo un reparto de caudales de 84,2% para Paraguay y 15,8% para Argentina en la situación sin acondicionamiento de la salida del canal Las Torres, y de 83% para Paraguay y 17% para Argentina teniendo en cuenta la adecuación antes descripta para dicho tramo del cauce.



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5. Consideraciones Finales De acuerdo con la comparación de los resultados de los modelos bidimensionales implementados, el acondicionamiento analizado del tramo situado en la salida del canal Las Torres, implicaría un incremento menor al 2% en los caudales derivados desde el río Pilcomayo hacia Argentina para caudales ingresantes a la red de escurrimiento de 500m3/s y de 200m3/s.

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