Modelación Hidráulica de Inundaciones

MODELACIÓN HIDRÁULICA DE INUNDACIONES
“QUEBRADA LA PICACHA”
Jhon Jaime Cárdenas Monsalve

Docente
Valentina Ruiz Marín, Luisa Fernanda Duque, Isabella Escobar Barrientos,

Juliana Corrales Gonzáles, Judit Grisa Huaman & Nicolás González Vergara
Abril 2020.
Universidad De Medellín.
Facultad de ingenierías.
Ingeniería Ambiental.
Hidráulica
1. OBJETIVOS
1.1. OBJETIVO GENERAL

Realizar el mapa de inundación por medio del estudio hidrológico de la
cuenca del Río La Picacha y elaborar la modelación de inundación con
ayuda de los software HEC-RAS y ArcGIS.
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Determinar los caudales máximos para períodos de retorno de 5,

25, 50 y 100 años.
 Realizar la modelación en el software libre HEC-RAS de un tramo

del Rio La Picacha y ArcGIS.
 Realizar un estudio hidrológico de la quebrada La Picacha.
 Identificar el sitio de desbordamiento de la quebrada La Picacha, en

el sector cerca del Centro Comercial Los Molinos.
 Conocer, identificar y definir las condiciones hidráulicas para el

diseño de un canal.
 Modelar el canal requerido para la quebrada La Picacha, en el

sector cerca del Centro Comercial Los Molinos.
 Identificar, reconocer y familiarizarse con cada una de las

herramientas y funciones del software HEC-RAS, ya que este, es
un instrumento de modelación hidráulico bastante fiable, que a
futuro puede ser muy útil en el campo laboral.
2. INTRODUCCIÓN
El encauzamiento de un rio es la modificación de su forma original, por medio de
la modificación de variables geomorfológicas, como la pendiente y el
revestimiento, que permiten aumentar la velocidad de flujo, con el motivo de
controlar el caudal que pasa por un cuerpo de agua e impedir que su aumento
pueda afectar la seguridad de la zona. Otras razones por las cuales se puede
recurrir al encauzamiento de un cuerpo de agua, es la recuperación del espacio
fluvial, necesario para la expansión urbana e industrial. [1]
Un cauce natural es producto de la escorrentía superficial de las aguas lluvias

que entran a una cuenca, la cual tiene una capacidad máxima de infiltración y
almacenaje que puede ser sobrepasada en un evento de lluvia prolongado con
gran intensidad, varios eventos de lluvia frecuentes de mediana intensidad u
otros escenarios. Así, cuando una cuenca es sometida a un periodo prolongado
de lluvias, el caudal que transporta el cauce natural puede aumentar en gran
medida, dependiendo de la capacidad de amortiguación y el tiempo de respuesta
de la cuenca, produciendo así un desbordamiento y posteriormente una
inundación del área que rodea ese cauce. Las inundaciones son los desastres
naturales más recurrentes a nivel mundial, los cuales causan perdidas
económicas y sociales [2], por lo tanto, surgió la necesidad de canalizar los
afluentes superficiales susceptibles de causar afectaciones.
Con este trabajo se propone la modelación hidrológica para el estudio de

inundación del Rio La Picacha, en el sector cerca del Centro Comercial Los
Molinos; el tipo de canal que se va a diseñar es un Canal artificial, los cuales son
aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo de la mano del
hombre, tales como: canales de riego, de navegación, control de inundaciones,
canales de centrales hidroeléctricas, alcantarillado pluvial, sanitario, canales de
desborde, canaletas de madera, entre otros. Estos canales usualmente se
diseñan con formas geométricas regulares (Prismáticos). Un canal construido
con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se
conoce como canal prismático [3]. Respecto al modelo utilizado en dicho trabajo
corresponde al modelo matemático unidimensional Hec-Ras, el cual es un
software gratuito para la modelación de inundaciones en ríos naturales y otros
canales, de origen Estadounidense desarrollado por parte del Cuerpo de
Ingenieros de la Armada (US Army Corps of Engineering), donde posee varios
programas de computación para la administración de recursos de agua,
permitiendo simular flujos en cauces naturales o canales artificiales para
determinar el nivel de agua, por lo que su objetivo principal es realizar estudios
de inundabilidad y determinar zonas inundables. [4]
3. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA CUENCA

Figura 1. Esquema de la cuenca La Picacha en el Valle de Aburrá. Tomado del Área
Metropolitana del Valle de Aburra.
La cuenca La Pichacha tienen un área de 10,65 Km 2 equivalentes al área de la

microcuenta, donde 7,02 Km2 hacen parte de la zona rural y solo 3,63 Km 2 pertenecen a
la zona urbana, con una longitud del cauce principal de 10,88 Km [5]. Está localizada
sobre el costado occidental de la cuenca de rio de Aburrá, pasa por el barrio Belén
hacia la zona central del municipio de Medellín. Su tramo alto comprende su nacimiento
hasta la parte alta de la vereda Aguas Frías, esta vereda es la denominación de la
quedara y su tramo bajo hace parte desde la cancha de Belén las Violetas donde se
empieza a canalizar hasta su desembocadura en la Autopista sur [6]. La cuenca limita
al norte con la cuenca de la quebrada El Hueso, al sur con la quebrada Altavista, al
occidente con la quebrada Doña María y al oriente con el rio Medellín como se muestra
en la Figura 2. El nacimiento se encuentra en la divisoria de aguas de la cuchilla El
Barcino en una cuota de 2424 msnm y desemboca al rio Medellín en la cuota 1464
msnm en el cauce y una cuota mayor de 2540 en la cuenca, está quebrada sigue la
dirección de diaclasamiento este- oeste del Batolito de Altavista.
La cuenca posee afluentes de poca longitud con dirección predominante noreste y

sureste, posee drenaje subparalelo, lechos pedregosos y cauce angosto; tiene además
960 m en la diferencia de cuota en el cauce principal, pendiente de 8,83% entre los
puntos externos y una pendiente media de la cuenca de 33,40% equivalente a 18,47°.
El índice de forma de la cuenca es de 2,38 de índice de Gravelius y un factor de forma
de 0,08, este factor relaciona el ancho medio de la cuenca con la longitud axial de la
misma, siguiendo la longitud del cauce principal. La Picacha presenta una densidad de
drenaje de 6,45 Km/Km2, La cuenca posee una precipitación media anual de 1636 mm.
[5]
Figura 2. Esquema de la cuenca La Picacha en el Valle de Aburrá. Tomado de

ESTUDIO HIDROMETEOROLÓGICO Y GEOMORFOLÓGICO DE DIEZ QUEBRADAS
DEL VALLE DE ABURRÁ
Los afluentes que hacen parte de la cuenca son:

 Las Violetas
 La Isla
 La Granja
 Maldonado
 La Agudita
 El Mopal
 La Matea
Las veredas y barrios que hacen parte de la cuenca La Picacha son:
 Vereda Aguas Frías
 Vereda San Pablo
 Las Violetas
 Las Mercedes
 La Castellana
 Miravalle
 Belén
 Rosales
 El Nogal
 Laureles
 Bolivariana
 Simón Bolívar
 San Joaquín
 Conquistadores
La cuenca presenta problemas de vertimiento debido a la falta de alcantarillado en la

parte media alta de la quebrada, por aportes de afluentes contaminados y vertimientos
de aprovechamiento minero. En el área de influencia de la cuenca se presentan
también problemas de manejo de residuos sólidos, estos son vertidos al cauce, debido
a la falta de cultura de las comunidades asentadas cerca de la quebrada y la
acumulación de residuos reciclados en las depresiones formadas por el canal. También
se presentan problemas por la remoción de cobertura vegetal de la zona de ribera, por
causa de la expansión fronteriza agrícola y ganadera, actividades de minería, ladrilleras
y por ocupación de cause con construcción de vivienda. [5]
Como procesos erosivos hay presencia de surcos y cárcavas de talud y socavaciones

laterales del cauce. En la parte meda de la quebrada predominan los asentamientos
subnormales con viviendas en la zona de retiros y sobreexplotación de materiales, en el
cauce hay presencia de depósitos torrenciales con gran cantidad de bloques
subangulares, esto evidencia que se han obtenido avenidas fuertes, el sector
denominado La Isla es un sector crítico donde se presentan mayores afectaciones por
inundación debido a que hay un cauce estrello y la quebrada tiende a desbordarse e
inundar las viviendas asentadas. La parte baja esta canalizada y se caracteriza por
estar en un área de total urbanización. [5]
La Figura 3 presenta la curva de hipsométrica de la cuenca, esta muestra el porcentaje

de área acumulada y la elevación presente a medida que aumenta el área acumulada.
Figura 3. Curva hipsométrica La Picacha en el Valle de Aburrá. Tomada de ESTUDIO
HIDROMETEOROLÓGICO Y GEOMORFOLÓGICO DE DIEZ QUEBRADAS DEL
VALLE DE ABURRÁ
La Figura 4 presenta la distribución del uso del suelo en la cuenca La Picacha.
Figura 4. Uso actual del suelo. La Picacha en el Valle de Aburrá. Tomada de

ESTUDIO HIDROMETEOROLÓGICO Y GEOMORFOLÓGICO DE DIEZ
QUEBRADAS DEL VALLE DE ABURRÁ
4. MEDIDAS DE CAMPO
Debido a las circunstancias que vive hoy el país no se pudo ir al lugar
correspondiente a realizar dichas mediciones, por ende los datos que se
muestran a continuación son datos aproximados, los cuales fueron hallados
según lo que se alcanza a observa en fotos y en Google Earth. Estas mediciones
se observaron en un tramo de la cuenca ubicado en el barrio Belén, cerca al
Centro Comercial Los Molinos; los valores obtenidos fueron los siguientes:
Tabla 1. Medidas de Campo Aproximadas
Coordenadas X (m) Y (m) Z (m)
5. PROCEDIMIENTO PARA LA GENERACIÓN DEL ARCHIVO DIGITAL DEL

TERRENO EN FORMATO TIN
6. PASOS ESTABLECIDOS DE GEOMETRIA EN HEC-GeoRAS Y EXPORTAR

LOS RESULTADOS A HEC-RAS
7. CULVERT O RESTRICCIÓN DE FLUJO EN EL HEC-RAS
8. TIEMPOS DE RETORNO
9. EXPORTACIÓN DE DATOS A ArcMap Y ZONA DE INUNDACIÓN EN

GOOGLE EARTH
10. DIFICULTADES Y APROXIMACIONES QUE SE TUVIERON EN CUENTA

PARA EL DESARROLLO DE LA MODELACIÓN
11. CONCLUSIONES
12. BIBLIOGRAFÍA
[1] (2007). Gonzáles del Tágano, M. Módulo: Contaminación Ambiental.

EFECTOS DE CANALIZACIÓN. Recuperado el 10 de Abril de 2020, de
http://api.eoi.es/api_v1_dev.php/fedora/asset/eoi:45365/componente45363
.pdf
[2] (2014). García, V. Canalización de ríos, una necesidad ambiental,

económica y social. Recuperado el 10 de Abril de 2020, de
http://vanguardiadelpueblo.do/2014/04/28/canalizacion-de-rios-una-
necesidad-ambiental-economica-y-social/
[3] (2010). Rodríguez Ruiz, P. Civil Geeks Ingeniería y Construcción.

CONCEPTOS Y ELEMENTOS DE UN CANAL. Recuperado el 10 de Abril
de 2020, de https://civilgeeks.com/2010/11/10/conceptos-y-elementos-de-
un-canal/
[4] (2014). Benayas Polo, R. Cursos GIS. ¿Qué es HEC – RAS y para qué
sirve?. Recuperado el 10 de Abril de 2020, de
https://www.cursosgis.com/que-es-hec-ras-y-para-que-sirve/
[5] (2001). Montoya, J. J., Patiño, J.E. ESTUDIO HIDROMETEOROLÓGICO

Y GEOMORFOLÓGICO DE DIEZ QUEBRADAS DEL VALLE DE
ABURRÁ. Recuperado el 8 de Abril de 2020, de
http://www.corantioquia.gov.co/ciadoc/AGUA/AIRNR_CN_1658_1999.pdf
[6] (2018). Área Metropolitana Valle Áburra. QUEBRADA LA PICACHA.

Recuperado el 8 de Abril de 2020, de
https://www.metropol.gov.co/noticias/quebrada-la-picacha

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Jhon Jaime Cárdenas Monsalve

Valentina Ruiz Marín, Luisa Fernanda Duque, Isabella Escobar Barrientos,

1.1. OBJETIVO GENERAL

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Determinar los caudales máximos para períodos de retorno de 5,

 Realizar la modelación en el software libre HEC-RAS de un tramo

 Realizar un estudio hidrológico de la quebrada La Picacha.

 Identificar el sitio de desbordamiento de la quebrada La Picacha, en

 Conocer, identificar y definir las condiciones hidráulicas para el

 Modelar el canal requerido para la quebrada La Picacha, en el

 Identificar, reconocer y familiarizarse con cada una de las

Un cauce natural es producto de la escorrentía superficial de las aguas lluvias

Con este trabajo se propone la modelación hidrológica para el estudio de

3. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA CUENCA

La cuenca La Pichacha tienen un área de 10,65 Km 2 equivalentes al área de la

La cuenca posee afluentes de poca longitud con dirección predominante noreste y

Figura 2. Esquema de la cuenca La Picacha en el Valle de Aburrá. Tomado de

Los afluentes que hacen parte de la cuenca son:

La cuenca presenta problemas de vertimiento debido a la falta de alcantarillado en la

Como procesos erosivos hay presencia de surcos y cárcavas de talud y socavaciones

La Figura 3 presenta la curva de hipsométrica de la cuenca, esta muestra el porcentaje

La Figura 4 presenta la distribución del uso del suelo en la cuenca La Picacha.

Figura 4. Uso actual del suelo. La Picacha en el Valle de Aburrá. Tomada de

Tabla 1. Medidas de Campo Aproximadas

Coordenadas X (m) Y (m) Z (m)

5. PROCEDIMIENTO PARA LA GENERACIÓN DEL ARCHIVO DIGITAL DEL

6. PASOS ESTABLECIDOS DE GEOMETRIA EN HEC-GeoRAS Y EXPORTAR

7. CULVERT O RESTRICCIÓN DE FLUJO EN EL HEC-RAS

9. EXPORTACIÓN DE DATOS A ArcMap Y ZONA DE INUNDACIÓN EN

10. DIFICULTADES Y APROXIMACIONES QUE SE TUVIERON EN CUENTA

[1] (2007). Gonzáles del Tágano, M. Módulo: Contaminación Ambiental.

[2] (2014). García, V. Canalización de ríos, una necesidad ambiental,

[3] (2010). Rodríguez Ruiz, P. Civil Geeks Ingeniería y Construcción.

[5] (2001). Montoya, J. J., Patiño, J.E. ESTUDIO HIDROMETEOROLÓGICO

[6] (2018). Área Metropolitana Valle Áburra. QUEBRADA LA PICACHA.

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