PROYECTO ADENDA AL INFORME FINAL

Transcripción

1 PROYECTO MODELACIÓN MATEMÁTICA DEL RÍO PILCOMAYO EN LA ZONA DE EMBOCADURA ADENDA AL INFORME FINAL CONVENIO Julio de 2014 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)

2 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

3 ÍNDICE ÍNDICE DE FIGURAS Introducción Descripción de la canalización propuesta Cálculo del movimiento de suelos Modelos bidimensionales Modelación bidimensional de la situación sin canalización Modelación bidimensional de la situación con canal Evaluaciones adicionales Consideraciones Finales Mayo de

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

5 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. 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 Mayo de

6 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. Mayo de

7 Tabla 1 - Cálculo del volumen de excavación Progr. Área Exc. V V ac. (m) (m 2 ) (m 3 ) (m 3 ) Mayo de

8 Volumen Excavado (m 3 ) Progresiva (m) 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 m 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 500m 3 /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 500m 3 /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 0,024m 1/3 s. 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 500m 3 /s, en este análisis la comparación se efectuó sin considerar este fenómeno. A su vez, como los caudales analizados fueron de 500m 3 /s o menores, sólo se consideraron los Mayo de

9 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 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 nodos y 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 Mayo de

10 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. Mayo de

11 Figura 6- Distribución espacial de Velocidades Mayo de

12 Figura 7- Distribución espacial de profundidades Mayo de

13 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 500m 3 /s, es de 77,9% hacia Paraguay y 22,1% hacia Argentina 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 nodos y 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. Mayo de

14 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. Mayo de

15 Figura 10- Distribución espacial de Velocidades Mayo de

16 Figura 11- Distribución espacial de profundidades Mayo de

17 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 500m 3 /s Evaluaciones adicionales De forma complementaria, se evaluó la distribución de caudales cuando en el Pilcomayo escurren 200m 3 /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. Mayo de

18 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 500m 3 /s y de 200m 3 /s. Mayo de