ESTUDIO HIDROLOGICO RIO GRANDE SUR

C PARA APROBACIÓN A.RODRIGUEZ J.ENDARA

B PARA APROBACIÓN A.RODRIGUEZ J.ENDARA

A PARA APROBACIÓN A.RODRIGUEZ J.ENDARA

REV DESCRIPCION FECHA ELABORADO REVISÓ APROBÓ

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PROYECTO:

ESTUDIO HIDROLOGICO RGD SUR

TÍTULO DOCUMENTO:

ALTERNATIVAS DE IMPLANTACION DE OBRAS HIDRAULICAS

TAMAÑO ESCALA PROYECTO Nº DOCUMENTO Nº PÁG.

A4: 210mm X 297mm N/A 14C07 AND-14C07-RGD-DC-MC-023 1 de 23


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PROYECTO: ESTUDIO HIDROLOGICO RGD SUR

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INDICE

1. INTRODUCCION --------------------------------------------------------------------------------------------- 3

2. ZONA INUNDABLE ----------------------------------------------------------------------------------------- 3

2.1. ANTECEDENTES -------------------------------------------------------------------------------------------- 3

3. MODELO MATEMÁTICO Y RESULTADOS ---------------------------------------------------------- 3

3.1. GENERALIDADES ------------------------------------------------------------------------------------------ 3

3.2. MODELO DE LA ZONA INUNDABLE ------------------------------------------------------------------ 4

3.3. RESULTADOS ------------------------------------------------------------------------------------------------ 4

3.3.1. SECTORES VULNERABLES A REBALSES EN LA MARGEN IZQUIERDA ---------------- 4

3.3.2. ÁREAS INUNDADAS TEMPORALMENTE ----------------------------------------------------------- 7

4. UBICACIÓN Y DISEÑO DE LAS MEDIDAS ESTRUCTURALES ------------------------------- 9

4.1. CONTROL DEL ESCURRIMIENTO EN EL CAUCE DEL RIO GRANDE ---------------------- 9

4.2. CONTROL DEL ESCURRIMIENTO EN LA LLANURA -------------------------------------------- 9

5. ANALISIS DE ALTERNATIVAS -------------------------------------------------------------------------11

5.1. ALTERNATIVAS PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN DERECHA ------------------11

5.2. ALTERNATIVAS PARA LA REGULARIZACIÓN DEL CAUCE --------------------------------11

5.3. ALTERNATIVAS PARA LA UBICACIÓN DE LAS PLANCHADAS Nº1, Nº2 Y Nº3 -------12

6. CONCLUSIONES -------------------------------------------------------------------------------------------14


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1. INTRODUCCION

El presente documento corresponde al análisis y definición de las medidas de protección que limiten

la erosión de la margen derecha del rio Grande y consiguientemente la seguridad y estabilidad de la

infraestructura de producción de hidrocarburos a instalar en la llanura adyacente.

Por este motivo, mediante el presente proyecto se pretende implementar una serie de estructuras en

la zona sur del rio Grande para:

para la regularización y protección de la margen derecha del rio Grande

para la estabilización de la llanura aluvial.

A partir de los niveles alcanzados por el agua correspondiente a las crecidas de diseño, obtenidas

mediante la construcción de un modelo matemático de escurrimiento que permite evaluar las

características hidráulicas del flujo en condiciones de flujo permanente.

2. ZONA INUNDABLE

2.1. Antecedentes

En evaluaciones efectuadas dentro del ESTUDIO DE INGENIERIA PARA LA

RECUPERACION DE ORILLA Y CONSTRUCCION DE DEFENSIVOS EN RIVERA OESTE

DE RIO GRANDE - GASODUCTO BOLIVIA-BRASIL [ IPE-07-893-004-S-EH-001=0] y con

datos de caudales anteriores al año 2007 se establecieron los límites de la llanuras aluvial

para diferentes periodos de retorno.

Posteriormente esta zona confronto rebalses en dos oportunidades, una en el año 2008 y otra

posterior en el año 2010 durante la ampliación del Gasoducto Trans Boliviano (GTB), en la

que el flujo ingreso hacia la planicie inundable, concentrándose finalmente en la laguna

ubicada en el derecho de vía (DDV).

Ante la carencia de estructuras fluviales, estos rebalses actualmente son controlados de

manera natural por medio de la intercepción de la vegetación y por las cadenas de dunas

existentes, forzándolas a perder su fuerza de arrastre y su potencial erosivo.

Consecuentemente, la topografía representada sobre los mapas del Plan Directivo ha sufrido

cambios debido a las sedimentaciones y erosiones que se produjeron en los últimos cinco

años a lo largo de todo el tramo en estudio.

3. MODELO MATEMÁTICO Y RESULTADOS

3.1. Generalidades

Se evaluó la zona inundable por medio de un modelo matemático de escurrimiento en

condiciones permanentes para:

- identificar las áreas aluvial


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- evaluar las características del escurrimiento,

- calcular los niveles de rebalse del rio Grande.

3.2. Modelo de la zona inundable

El tramo modelado según la figura N°1, se extiende desde la Planchada Nº2 hasta la

Planchada Nº1 ubicada a 3 Km en dirección aguas arriba.

Figura Nº1.- Tramo del rio Grande en estudio

Fuente: Elaboración propia en base a levantamiento topográfico 2014

Los niveles aluvial referenciales en la zona sur del rio Grande, corresponden a las huellas

naturales del agua observadas en la base de los árboles.

3.3. Resultados

3.3.1. Sectores vulnerables a rebalses en la margen izquierda

Basados en los resultados de las vistas de campo y la modelación hidráulica, se

verifica que los rebalses del río Grande son generalizados a lo largo de los

aproximadamente 8 km de la orilla derecha, según el detalle de la figura Nº2.


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Fuente: Elaboración propia en base a imagen satelital 2014

En la misma figura se verifica que los rebalses del río Grande se presentan con mayor

incidencia en las depresiones de 3 sectores: una de menor cantidad aproximadamente

a 1,22 Km aguas arriba del GTB, una segunda aproximadamente a 3 km cercana a la

intersección de la brecha Andina y la tercera prácticamente a 6 Km aguas arriba del

derecho de vía, provocadas por efecto de:

Cuadro Nº1.- Tramo del rio Grande en estudio

TRAMO PROGRESIVA ORIGEN

I 0+000 A 1+500 Por insuficiencia de protección de margen

II 1+500 A 3+560 Incidencia directa de flujo y presión sobre las dunas

III 5+500 A 6+500 Por influencia de la colmatación del lecho y la isla


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En la orilla derecha del cauce del rio Grande de la sección de flujo actual son:

Tramo 1 entre las progresivas 0 + 000 y 1 + 500 en el que el flujo ocasiona

desbordes durante las crecidas que superan los periodos de retorno superiores

a 50 años, con conexión con el cauce principal luego de cruzar el DDV del

GTB.

Tramo 2 entre las progresivas 1 + 500 y 3 + 560 en el que el flujo

correspondiente a periodos de retorno superiores a 50 años ocasiona

desbordes que llegan a cruzar el DDV, quedando finalmente estancados y sin

posibilidad de conexión con el cauce principal del río Grande a consecuencia

de obstrucción provocada por las dunas.

Tramo 3 entre las progresivas 5 + 500 y 6 + 500, clasificado como el más

vulnerable a los desbordes, debido a que funciona como un vertedor de

excedencias por caudales con periodos de retorno inferiores a 50 años,

contribuyendo con los aportes que se acumulan en el sector del DDV. El canal

formado por estos rebalses se desarrolla en una longitud de 6 Km con una

pendiente de 0.0008 m/m.

Figura Nº3.- Perfil Longitudinal de inundación



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Si bien los resultados de dicho modelo son solamente referenciales, por estar

calibrado con datos de mediciones de caudales, son importantes para corroborar

hipótesis sobre la funcionalidad del río durante las crecidas.

Estos resultados son adoptados para consolidar la evaluación hidrológica-hidráulica y

la definición de los tipos de estructuras hidráulicas.

3.3.2. Áreas inundadas temporalmente

En la Figura Nº 4 correspondiente a la imagen de satélite LANDSAT del 01 de marzo

del año 2011, se verifica que claramente los límites de la inundación en la llanura se

concentran en una laguna ubicada en la parte central, caracterizada por estar

interceptada transversalmente por una cadena de dunas que impide el drenaje natural

hacia el cauce principal.




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A partir de la imagen satelital se procedió con la cuantificación de las superficies

afectadas por la inundación, sobre la base la información geográfica, procediendo con

la digitalización del perímetro de las zonas afectadas y descontando las superficies de

dunas que se encuentran en el interior de la llanura aluvial.

El mapa resultante, instrumento fundamental y resultado esperado del presente

proyecto, se puede visualizar a continuación en la figura Nº 5.

Figura Nº5.- Plano de inundación para Q50 años


Los resultados obtenidos demuestran la magnitud de los caudales que podrían pasar

por la planicie aluvial, necesarios para definir el tipo de obras que regulen el

escurrimiento de manera segura, reduciendo los efectos erosivos en forma definitiva.


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4. UBICACIÓN Y DISEÑO DE LAS MEDIDAS ESTRUCTURALES

La orientación y dimensiones de las medidas estructurales responde a las condiciones de la

geometría del cauce del rio Grande, de la morfología de la llanura aluvial y de la determinación de los

parámetros hidráulicos bajo condiciones de lecho móvil como: el ancho estable, los caudales de

cauce lleno, obteniendo finalmente la ubicación de los lugares más adecuados para las estructuras

de protección.

Los niveles de flujo son altamente dependientes de las condiciones de resistencia al flujo que le

impone la morfología del lecho que a su vez es dependiente del material que constituye el lecho y

esta última en conjunción con la dinámica del flujo determinan las formas particulares de lecho que

pudieran presentarse.

4.1. Control del escurrimiento en el cauce del rio Grande

De la evaluación multitemporal de las imágenes satelitales disponibles, se verifica que la

margen derecha (convexa) del Río Grande presenta un proceso de erosión continua desde

el año 1986, con desplazamiento hacia el Nor - Este y con tendencia a seguir en línea recta

por falta de resistencia de la orilla derecha, a pesar de la presencia de las dunas.

El ancho de la franja afectada por el proceso erosivo alcanza alrededor de 300 m respecto al

año 2007, influenciada además por la isla formada en el sector aguas arriba creando una

obstrucción que provoca la deflexión del flujo, particularmente hacia el área de la Planchada

Nº1, aspecto que no es favorable para la estabilidad de la margen derecha.

Por este motivo es necesario efectuar las canalizaciones necesarias para propender a que

el tránsito de avenidas tenga una sección hidráulica suficiente y circule por el centro del

cauce.

4.2. Control del escurrimiento en la llanura

El drenaje de toda la llanura, en caso de un evento de crecida, se concentra en un canal que

drena en dirección aguas abajo, atravesando los caminos de acceso en dos sectores que no

pueden ser evitados bajo las condiciones actuales, ya que constituyen las dos únicas

posibilidades para que las aguas crucen ambos terraplenes.

Sin embargo, los mayores riesgos de destrucción se producirán durante las crecidas:

• Por escurrimiento por encima de los terraplenes (caminos de acceso)

• Por erosión regresiva, provocada por la concentración del flujo de crecida, en algunos

canales. Este tipo de erosión puede ser rápida.

La figura Nº6 y Nº7 muestran los perfiles transversales de la planicie aluvial

correspondientes a los dos terraplenes de acceso a las Planchadas Nº1 y Nº2, obtenidos por

medio del levantamiento topográfico.


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5. ANALISIS DE ALTERNATIVAS

5.1. Alternativas para la protección de la margen derecha

Dentro de las medidas estructuras disponibles para la protección de la margen derecha es

posible optar por:

Espigones deflectores

Muros de bolsas armadas

Protección mixta (Espigones y muro)

Por este motivo y considerando los resultados de la modelación hidráulica, el sector que

presenta mayor incidencia del rebalse del flujo corresponde a la zona adyacente a la

Planchada Nº1, comprendido entre las progresivas 5+400 y 6+120, (362.20 m.s.n.m. y

362.70 m.s.n.m. respectivamente), convirtiéndose en la principal sección activa del lecho del

río para un tirante de 3,72 m en el centro del cauce.

De esta manera, se justifica la implementación de un sistema de protección mixta con doble

finalidad para:

proteger la estabilidad de las dunas por medio de los espigones

reducir la velocidad del agua resultante de los desbordes por medio de los muros

Consecuentemente La Planchada Nº1 será protegida mediante la construcción de una

batería de espigones y un dique continuo que vincule las dunas. Este dique será

insumergible a fin de evitar el paso del agua hacia la planchada. A este fin, el desborde debe

ser controlado, para limitar el caudal y evitar una avulsión.

En el Anexo 3 se incluye una relación del tipo de obra y costo estimado. El diseño final se

ejecutara en base a la topografía actualizada del sector que se encuentra en ejecución

5.2. Alternativas para la regularización del cauce

Dentro de las alternativas planteadas se analizaron las siguientes opciones:

Excavación de canales piloto por medio de excavadoras

Dragado del lecho por medio de motobombas

Teniendo en cuenta que las condiciones hidráulicas de un cauce fluvial dependen

fundamentalmente de su pendiente, de su amplitud, forma de su sección transversal y el

coeficiente de fricción de sus contornos, la excavación de los canales piloto deben realizarse

con un ancho de 20 metros, profundidad promedio de 3 metros, con taludes verticales y una

pendiente longitudinal de i = 0.050%, para orientar el flujo del río.


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Estos canales deber ser construidos en épocas de estiaje, para que con las primeras

crecidas el canal se ensanche con la capacidad hidráulica necesaria para transportar el

caudal de la crecida, adoptando el tipo de equipo adecuado a las condiciones locales.

5.3. Alternativas para la ubicación de las Planchadas Nº1, Nº2 y Nº3

De punto de vista operativo y de la estabilidad de los caminos de acceso a las planchadas Nº,

Nº2 y Nº3, se consideraron las siguientes alternativas:

Alternativa 1. Acceso por la Brecha Andina, hasta la Planchada Nº1 para luego seguir

en dirección aguas abajo hacia la Planchada Nº2 y posteriormente hasta la Planchada

Nº3, conformando un circuito en sentido paralelo al cauce actual.

Alternativa 2: acceder por el DDV hasta el punto de interconexión del GTB y seguir el

trazo paralelo al cauce hasta acceder a las planchadas Nº1, Nº2 y Nº3 tanto en

dirección aguas arriba como hacia aguas abajo.

Alternativa 3: Manteniendo el trazo original.

Para ilustrar las ubicaciones de las alternativas mencionadas se incluyen las figuras Nº 10 y

Nº 11.

Figura Nº10.- Alternativa Nº1



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Figura Nº11.- Alternativa Nº2


Asumiendo que la estabilidad de la llanura aluvial ubicada en la Margen Este del Río esta

conformada de cadenas de dunas no consolidadas, su preservación se convierte en el

sistema de defensa natural para proteger el desarrollo de la infraestructura a instalar a futuro.

Por este motivo y atendiendo los aspectos morfológicos descritos y sustentados en el

presente informe, se adoptó la alternativa Nº3, atendiendo las características salientes del

trazo original.

Por lo tanto, es recomendable construir los terraplenes de acceso a las planchadas según lo

planificado:

con buena resistencia a la erosión, evitando la desestabilización de las dunas.

con alturas mínimas que impidan el almacenamiento, teniendo en consideración su

influencia en la capacidad de almacenamiento de sedimentos transportados y

consecuente atenuación de los picos de las crecidas.

con pendiente baja del lado aguas abajo para limitar los riesgos de erosión.


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garantizando una buena repartición del flujo en toda la planicie aluvial, por lo menos

inmediatamente aguas abajo de los terraplenes a fin de evitar las altas velocidades,

por lo que se plantea como alternativa utilizar protecciones de tipo vegetal con plantas

seleccionadas por su alto poder de enraizamiento, debido a que estas fijan el terreno

gracias al desarrollo del sistema de raíces.

Los terraplenes serán provistos de alcantarillas que permitan el drenaje de la zona

inundable, tanto en condiciones normales como en casos de crecidas, con suficiente

borde libre y debidamente protegidas tanto la entrada como la salida en conjunción

con la estructura de terraplén para poder evacuar los rebalses.

El resto de las alternativas fueron desestimadas debido a los siguientes aspectos:

por una parte a los cambios morfológicos del cauce del Río Grande

por otra a la inestabilidad de las dunas en conjunción con las márgenes, que pueden

inducir alteraciones en el alineamiento hacia aguas abajo

6. CONCLUSIONES

Desde el punto de vista exclusivamente morfológico, se espera que el cauce del rio de manera

natural, continúe con su proceso de autoajuste durante los próximos años.

La alternativa adoptada para la protección de la margen derecha, considera que eventualmente se

produzcan los rebalses del río Grande hasta que las obras de encauzamiento propuestas se

implementen, asegurando el alineamiento de la margen derecha.

La regularización del curso del rio Grande por medio de obras fluviales en el sector del ingreso a la

Planchada Nº1, tenderán a estabilizar la margen derecha por medio de estructura de características

permeables que deje pasar los flujos de rebalses que excedan la capacidad del curso y otra de

características impermeable que favorezcan la sedimentación progresiva de la llanura aluvial.

Es importante considerar que estas obras requieren de seguimiento con una frecuencia anual y de un

programa de mantenimiento para repararlas.

Las obras de regularización y encauzamiento consideradas deben ejecutarse y no pueden obviarse,

ya que de estas depende la actuación del rio de manera adecuada a los objetivos del proyecto.

La longitud de los espigones no debe presentar luces superiores a los 30 m para no interferir con el

flujo.

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