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Estudio Hidrologico Morales - Final
Estudio Hidrologico Morales - Final
Estudio Hidrologico Morales - Final
MAYO DE 2021
1
RESUMEN
El presente estudio contiene la modelación hidrológica e hidráulica del cauce principal de la cuenca del
río Morales a la altura del predio donde se llevará a cabo la parcelación campestre Belén en el municipio
de Tuluá, departamento de Valle del Cauca. El estudio consistió en realizar la modelacion hidrológica con
el fin de obtener caudales de diseño para periodos de retorno de 2,5,10,25,50 y 100 años. Para ello se
utilizaron dos modelos, un Modelo de Tanques Agregados -MTA- que permitió obtener la caracterización
del comportamiento hidrológico del río morales a escala diaria y mensual, y a su vez, el modelo Soil
Conservacion Service -SCS- que permitió a partir de curvas IDF, la construcción de hietogramas de
diseño y posteriormente la obtención de los caudales. En la modelación hidráulica, se empleó un modelo
de 2D el cual estimó las cotas de los niveles del agua representados por los caudales obtenidos en la
modelación hidrológica y las secciones transversales del cauce suministradas en el estudio de
topografía.
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CONTENIDO
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1. COMPONENTE HIDROLÓGICO
1.1 GENERALIDADES
La importancia de la hidrología permite identificar el comportamiento continuo del caudal en una fuente
de agua superficial el cual, es representado por el caudal total de escorrentía Qt.
Asumiendo que el caudal de oferta hace referencia a la cantidad de agua (superficial y/o subterránea) en
tiempo continuo que está disponible en una corriente hídrica y a la variación espacio-temporal de la
precipitación, es importante conocer la variación del caudal y por ende, el régimen hidrológico del río
Morales, para identificar los meses de mayor y/o menor caudal. Por ello, se procede a continuación a
determinar el régimen hídrico mediante la estimación del caudal medio mensual a la altura del predio de
la parcelación Belén. En la Figura 1 se presenta el mapa del aferente del río Morales y los sitios de
interés hídrico.
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Figura 1. Localización de la cuenca del río Morales.
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1.1 CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA INICIAL
Se observa en la Figura 2 que la distribución temporal de la lluvia tiende a presentar dos periodos de alta
y dos periodos de baja precipitación, definiendo una marcada tendencia a un régimen de lluvias de tipo
bimodal típico de la región andina colombiana; donde las mayores lluvias se registran en los periodos
comprendidos entre los meses de marzo a mayo y septiembre a noviembre, mientras que los periodos de
menor lluvias están entre los meses de diciembre a febrero y junio a agosto.
Este régimen bimodal evidenciado en la zona de estudio, coincide con el régimen definido para el
municipio de Tuluá, de acuerdo con el balance hídrico mensual emitido por IDEAM al año 2020 (Figura
3), lo cual en términos de caudal de respuesta, implicaría una continuidad en el caudal superficial tanto
del cauce principal como sus tributarios principales en condiciones naturales, aunque con periodos de
déficit hídrico en el segundo periodo de bajas precipitaciones en el año (junio, julio y agosto) lo que
puede generar bajos niveles en el cauce del río Morales.
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Figura 3. Balance hídrico municipio Tuluá (Tomado de IDEAM, 2020).
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Figura 4. Espacialización de estaciones cercanas a la cuenca río Morales.
En este estudio, el caudal fue determinado a escala mensual y diario en el río Morales. Debido al tamaño
de la cuenca, su morfometría y la información disponible, se decidió considerar un modelo de tipo
agregado, siendo elegido el Modelo de Tanques Agregados -MTA-. El modelo de tanques, es el modelo
en que se basa el software TETIS en su versión distribuida presentado por Vélez (2001) y SHIA en su
versión agregada, el cual reproduce valores de escorrentía superficial directa a una resolución temporal
(mensual o diaria), en un lapso de tiempo dado por los periodos de precipitación que se tengan en la
cuenca (CARDER & UNAL, 2010).
Respecto a las bondades del modelo en la estimación de oferta hídrica, este modelo ha mostrado
resultados satisfactorios en diversas aplicaciones en Colombia, tal como lo exponen Vélez et al (2010) en
la implementación en 46 cuencas colombianas con áreas entre los 4 km2 a los 2800 km2, precipitaciones
medias entre los 808 mm/año y los 4747 mm/año, y longitud de registros desde los 3 años hasta los 55
años. De igual manera, Amaya et al (2009) para la zona del Urabá Antioqueño aplicó el modelo con
resultados satisfactorios, al igual que EMCALI (2010) reivindicando que el modelo en mención es una
herramienta apropiada para la reconstrucción de información hidrológica (Ecoing, 2016; Vélez et al.,
2010).
Otras de las aplicaciones del modelo se ha observado en algunos procesos de POMCA y PORH para la
estimación de la oferta hídrica superficial en cuencas objetos de dichos procesos en los Departamentos
de Valle del Cauca (POMCA y PORH de la cuenca LIMECA –Lili, Meléndez y Cañaveralejo- (Ecoing,
2016; CVC, 2018), al igual que las cuencas de los ríos Yumbo y Vijes), Risaralda (PORH cuenca río
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Consotá, reglamentación de los usos de las aguas del río Quinchía y quebrada Dosquebradas) y Caldas
(río Chinchiná y quebrada Manizales) (CARDER & UTP, 2017, CARDER & UTP, 2020).
El esquema conceptual del modelo busca representar por medio de un sistema de tanques
interconectados entre sí, los procesos determinantes del ciclo hidrológico y por ende, la producción de la
escorrentía: interceptación, detención, infiltración, evaporación y evapotranspiración, recarga del
acuífero, y escorrentía superficial y subsuperficial, retorno del flujo base y flujo en los canales de la red
de drenaje. La representación de cada uno de estos procesos que determinan la producción de
escorrentía, se puede realizar desde un punto de vista físico, mediante las ecuaciones de conservación
de masa, conservación de la cantidad de movimiento y/o conservación de la energía y algunas
relaciones empíricas obtenidas de mediciones en el laboratorio o de mediciones puntuales en el campo
(Tabla 1).
En el modelo utilizado, las series de caudales simuladas incluyeron entradas de precipitación histórica
diaria de una estación pluviométrica ubicada cerca de la zona de estudio (estación Aeropuerto Farfan).
En la Tabla 2 se relacionaron los valores de los parámetros tomados en cuenta para cada tanque cuyos
valores se asumieron a partir de información de usos de suelo, pendiente y otros parámetros
morfométricos de la zona de estudio.
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Tabla 1. Descripción del modelo conceptual del Modelo de Tanques Agregado.
Tanque Esquema Ecuación Descripción
Tanque 1 Este tanque representa el agua que transita por la
cuenca y la evapotranspiración Y1 que es función del
agua disponible en el tanque H1 y la evapotranspiración
real ETR.
La cantidad de agua que se deriva D1 y es el agua
existente en el conducto distribuidor (X1), el que se
requiere para llenar el tanque de almacenamiento
capilar (Hu - H1), y el máximo (Hu) que puede ingresar
al suelo durante un intervalo de tiempo.
Tanque 2 Por lo tanto, la cantidad de agua que entra al
almacenamiento T2, está relacionada con la capacidad
del suelo para dejar pasar el agua a su interior Ks (una
conductividad hidráulica de la capa superior del suelo
asociada a la cobertura en condiciones de saturación) y
con el flujo excedente del almacenamiento capilar X2.
Tanque 3 Este almacenamiento representa el agua almacenada
en la capa superior del suelo mientras fluye lentamente
hacia la red de drenaje. Durante el intervalo de tiempo,
se tiene una cantidad de agua gravitacional X3 que se
mueve verticalmente hacia el interior del suelo.
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Los parámetros hidráulicos a calibrar del modelo son propios del caso a modelar, y dependen
ampliamente de la calidad de la información de lluvia y caudal que exista para el proceso de
modelación, sin embargo, a partir de trabajos previos realizados en la zona andina Colombiana
(Correa, 2001.; citado por Ecoing,2016), se ha conformado una propuesta del posible rango de
variación de los mismos que sirve como guía para el proceso de calibración, aclarando que no son
valores obligados, y que el valor final de cada uno dependerá del mejor ajuste logrado en la
calibración, dentro del rango físicamente posible de cada parámetro, los intervalos propuestos se
exponen en la Tabla 2.
Por lo tanto, en la siguiente tabla se ajustaron cada uno de los parámetros del modelo para la
obtención de los caudales de oferta:
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1.2.2 CAUDAL MEDIO RÍO MORALES
Hidrograma diario
Hidrograma mensual
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En la Figura anterior se observa que el mayor caudal medios se registra en el mes de mayo, siendo
el caudal máximo de 2.97 m3/s y el caudal más bajo se presenta en el mes de agosto con un valor
de 0.95 m3/s, el valor medio mensual de multianual de caudales es de 1.75 m3/s.
Con el estudio hidrológico se busca la determinación de los hidrogramas de escurrimiento total para
definir los caudales máximos probables que se pueden presentar para periodos de retorno de 2, 5,
10, 25, 50 y 100 años; para este estudio se procedió a precisar el funcionamiento del sistema
hidrológico del río Morales, en el tramo en donde se tiene proyectado realizar obras de control de
inundación (dique en tierra) sobre la margen derecha, para el lote donde se desarrollará la
parcelación campestre Belén. La estimación de caudales máximos o de crecientes para diferentes
periodos de retorno se realizó mediante modelación hidrológica utilizando el programa HEC HMS
4.2.1.
Con el fin de evaluar los eventos de interés se implementó el modelo hidrológico HEC – HMS, el cual
se fundamenta en la relación lluvia – escorrentía pues permite calcular los caudales máximos en
función de la profundidad total de precipitación, parámetros de forma (morfométrica de la subcuenca)
y de parámetros de abstracción. A continuación, se presentan algunas generalidades del modelo
HEC – HMS.
Un modelo hidrológico es una herramienta que permite representar la realidad de una manera
simplificada y que posee un valor predictivo útil para la utilización de los recursos hídricos; además
sirve como orientación en la toma de decisiones para la solución de problemas que se puedan
presentar en una zona determinada.
Dentro de los modelos de simulación hidrológica usados a nivel mundial, se encuentra el HEC-HMS
4.2.1 desarrollado por el Hydrologic Engineering Center (HEC) del United States Corps of Engineers,
el cual ha diseñado los modelos hidráulicos e hidrológicos con mayor reconocimiento y aceptación
internacional. El HEC-HMS 4.2.1 (Hydrologic Model Sistem versión 4.2.1) fue diseñado para simular
la escorrentía superficial de respuesta de una cuenca a la precipitación mediante la representación
de la cuenca como un sistema interconectado de componentes hidrológicos e hidráulicos (Ver Figura
6), cada uno de las cuales refleja un aspecto del proceso precipitación-escorrentía a partir de
parámetros físicos e hidrológicos.
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Figura 6. Esquema de las componentes hidrológicos e hidráulicos que utiliza el HEC-HMS 4.2.1 para
representar una cuenca hidrográfica. Fuente. Adaptado de HEC, 2000.
Esta herramienta puede clasificarse como un modelo hidrológico determinístico, de tipo evento y/o
continuo, distribuido y/o agregado y de propósito general. En HEC-HMS la cuenca se describe a
través de una serie de elementos interconectados (subcuencas, canales de tránsito, nodos, fuentes
y sumideros). Entre los múltiples procedimientos hidrológicos disponibles en HEC-HMS para
transformar la precipitación en escorrentía, en este estudio, por su buen desempeño en análisis de
eventos, se han seleccionado los métodos del número de curva para la estimación de la
precipitación efectiva, el hidrograma unitario del Servicio de Conservación de Suelos para la
transformación de precipitación de excesos en escorrentía directa y el método de tránsito de
Muskingum para el tránsito de la creciente entre tramos.
Dentro de los requerimientos de información o datos de entrada del modelo hidrológico Hec - HMS
se encuentran la siguiente información:
• Cartografía básica (red hídrica, curvas de nivel subcuenca río Morales, parteaguas)
• Cartografía temática (uso actual del suelo, tipo de suelos)
• Perfiles del suelo si existen estudios predios.
• Información precipitación total diaria de las estaciones más cercanas
• Hietogramas de precipitación.
• Información de caudales medios diarios de las estaciones y caudales máximos mensuales en
caso de que se cuente con la información.
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• Aforos puntuales.
Con el fin de determinar los caudales máximos que presenta el río Morales cerca al lote donde se
desarrollará la parcelación campestre Belén, considerando tiempos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y
100 años. Definida las zonas de estudio, se ha recolectado la información requerida para el proceso
de modelación y se ha evaluado la calidad de la misma; se procede a la esquematización de la
cuenca, la evaluación de características morfométricos e hidrológicas y la calibración del modelo
hidrológico como se muestra a continuación.
Figura 7. Esquema de corriente río Morales hasta el sito de interés para el modelo HEC-HMS.
Parámetros Morfométricos
Se realizó el trazado de la línea divisoria del rio Morales hasta el sitio aguas arriba de donde inicia el
lote donde se desarrollará la parcelación campestre Belén. En general, se conoce que las áreas de
drenaje están determinadas por una línea imaginaria que une los puntos más altos y encierran las
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áreas de confluencia, estas líneas de divorcio de aguas que separan una cuenca de las circundantes
se denominan divisorias de aguas o parte aguas. A partir de los planos topográficos disponibles, se
procedió a determinar el área de drenaje correspondiente. Una vez se definió el parte aguas del río
estudiado, se procedió al cálculo de algunas características morfométricas tales como el área de
cada subcuenca, la longitud del cauce principal, el valor de las cotas aguas arriba y aguas abajo del
cauce, la pendiente del cauce principal y los tiempos de concentración y el número de curva. Para
caracterizar mejor la respuesta hidrológica del río Morales, se dividió en 6 unidades de cuenca. En la
tabla 4 se presentan las características morfométricas evaluadas para cada una de las unidades en
que se dividió la cuenca.
Tabla 4. Características morfométricas de las unidades en que se dividió la cuenca del río Morales.
Altura Altura Pendiente Tc Formula
Codificación Longitud Diferencia de
Área (km2) máxima mínima media S Kirpich
Unidades cauce (m) altura ΔH (m)
(msnm) (msnm) (m/m) (min)
UH1 21,90 5726 2687 1575 1112 0,19 28,64
UH2 18,38 9062 2153 1256 897 0,10 52,86
UH3 20,86 18809 1855 979 876 0,05 123,99
UH4 18,56 9250 1951 1150 801 0,09 56,54
UH5 10,63 15912 1301 972 329 0,02 149,02
UH6 12,51 15890 1277 966 311 0,02 152,04
Los parámetros hidrológicos a calcular son los parámetros que requieren los modelos internos
aplicados por el HEC-HMS utilizados para la determinación del proceso de trasferencia lluvia-caudal
para el caso de modelación de eventos, como lo es el modelo de pérdidas (SCS Numero de Curva),
el modelo de transformación de excesos de lluvia en escorrentía (SCS Hidrograma Unitario), el
análisis del flujo base (método de recesión) y el tránsito de los hidrogramas a través de los cauces
principales (LAG). Estos parámetros hidrológicos se analizaron espacialmente implementando
herramientas de SIG, a partir de los mapas temáticos de la zona de estudio y el modelo digital de
elevaciones -DEM.
Para el cálculo del CN por unidades de cuenca en que se dividió el río Morales se utilizaron los
mapas temáticos de uso actual del suelo y tipo de suelo, los cuales fueron cruzados en Arcgis 10.2
para obtener un mapa temático que proporcionara polígonos de igual tipo de suelo y cobertura,
posteriormente se realizó una caracterización de los suelos presentes en la subcuenca con lo cual
se obtuvo información de pendiente, textura y drenaje natural para cada uno de los polígonos, con
esta información se le asignó un grupo hidrológico de suelo a cada uno de los polígonos.
Finalmente, con la información de cobertura y grupo hidrológico de suelos de cada polígono se
determinó el valor de CN para cada uno de estos el cual fue ponderado con respecto al área total de
la unidad de codificación, para obtener el CN ponderado para cada unidad. Para la caracterización
de los suelos del río Morales hasta el sitio de interés hídrico y de las unidades hidrológicas se utilizó
como información base el estudio “levantamiento de suelos y zonificación de tierras del
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Departamento de Valle del Cauca” realizado en el año 2004, por el Instituto Geográfico Agustín
Codazzi - IGAC y con la participación de entidades como la Corporación Autónoma Regional del
Valle del Cauca – CVC. La descripción o caracterización de los suelos presentes en el estudio
corresponde a una actualización de los levantamientos de suelos realizados por la subdirección de
Agrología del IGAC en los años 1969, 1971, 1977, 1980, 1981, 1994 y 1995, donde se hizo una
fotointerpretación de fotografías aéreas y un análisis de suelos, considerando aspectos fisiográficos
más sobresalientes como son: el relieve, la pendiente, el drenaje, el uso de la tierra y la descripción
de los perfiles mediante la realización de calicatas donde se describen la morfología y las
características físicas y químicas del suelo. (IGAC, CVC (2004)).
Grupo A Suelos con bajo potencial de escorrentía y alta infiltración, aunque esté
completamente húmedo. Su profundidad es especialmente grande. Es el caso de arenas o gravas
excesivamente drenadas, o suelos que tengan una razón alta de transmisión de agua (mayor a 7.62
mm/hora). Arena profunda, suelos profundos depositados por el viento, limos agregados.
Grupo B Suelos con infiltración moderada aun completamente húmedo. Son suelos que van
de moderadamente profundos a profundos. Suelos bien drenados con textura moderadamente fina a
moderadamente gruesa. Tiene una razón de transmisión de agua moderada (3.81 a 7.62 mm/hora).
Suelos poco profundos depositados por el viento, marga arenosa.
Grupo C Suelos con baja infiltración, aunque estén completamente húmedos, y consisten en
suelos que tienen una capa que impide el movimiento descendente de agua. Son suelos con textura
moderadamente fina a fina. Estos suelos tienen una baja razón de transmisión de agua (1.27 a 3.81
mm/hora). Margas arcillosas, margas arenosas poco profundas, suelos con bajo contenido orgánico
y suelos con altos contenidos de arcilla.
Grupo D Suelos con un alto potencial de escorrentía, ellos tienen una muy baja capacidad de
infiltración, aun en condiciones de total humedad. Consisten principalmente de suelos arcillosos con
un alto potencial de expansión, suelos con nivel freático permanentemente alto, suelos con una capa
de arcillas en la superficie, suelos poco profundos sobre materiales impermeables cercanos. Estos
suelos tienen una razón de transmisión de agua muy baja (0.0-1.27 mm/hora). Suelos que se
expanden significativamente cuando se mojan, arcillas altamente plásticas y ciertos suelos salinos.
En el mapa 1 se presenta la cobertura vegetal de la cuenca del río Morales hasta el sitio de interés
hídrico y en la Tabla 5 se presenta la cobertura actual del río Morales.
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Mapa 1. Cobertura vegetal de la cuenca del río Morales hasta el sitio de interés hídrico.
En el mapa 2 se presentan los suelos característicos de la cuenca del río Morales hasta el sitio de
interés hídrico y en la Tabla 6 se presentan la caracterización de los suelos del río Morales.
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Mapa 2. Suelos característicos de la cuenca del río Morales hasta el sitio de interés hídrico.
Tabla 6. Suelos característicos y determinación del grupo hidrológico subzona hidrológica del río Morales.
Codificación Grupo
Nombre suelo Profundidad Efectiva Textura Drenaje
2004 Hidrológico
Moderadamente profunda 83 Arcillosa de los 0 a los 61 cm
Complejo Esneda - Moderados (V23) a
(ES-PM)a cm (V23), Profunda 140 cm (V23), Franco arcillosa de los 0 a C
Palmeras bien drenados (V56)
(V56). los 65 cm (V56).
Consociacion Franco limosa a franco arenosa
AMa Muy profunda 160 cm. Bien drenados B
Amaime de 0 - 50 cm
Consociacion Franco limosa a franco arenosa
AMb Muy profunda 160 cm. Bien drenados B
Amaime de 0 - 50 cm
Consociacion Entic
Franco arenosa a arenosa de los
FLa Haptustolls, francosa Muy Profunda 160 cm Bien drenados B
0 a los 160 cm
gruesa
Consociacion Moderadamente profunda 90 Franco arcillosa a franco arenosa Moderadamente
GUa C
Guadualito cm de 0 - 90 cm drenados
Franco arcillo arenosa de los 0 a
Asociación Vertic Profunda (C-46), Superficial
los 84 cm (C46). Franco limosa a
LWAe2 Haplustolls - Vertic lim. De profun. Efect. Bien drenados B
franco arcillo arenosa gravillosa
Ustorthents Fragmentos de roca (C-45).
de 0 - 40 cm (C-45)
Complejo Tierra de Bien drenados a
Franco Limosa de los 0 a los 14
LWBf3 Cárcavas - Vertic Superficial (roca) (C-45) moderadamente B
cm (C-45)
Ustorthents excesivos
Moderadamente
Asociación Fluventic Franco Arcillosa de los 0 a los 90
Profunda (Moderada) (C.83), drenados (C-83) a
LWCa Haplustolls - Vertic cm (C.83), Franco Arcillosa de los C
Muy Profunda (C-24) Moderadamente bien
Haplustepts 0 a los 59 cm (C-24)
drenados (C-24)
Moderadamente profunda
(C-88), Muy superficial lim. Franco a Franco arcillosa de 0 a
Complejo Aquertic Moderadamente
De prof efec. Material 74 cm (C-88), Franco a Franco
Eutrudepts - Vertic drenados e
LWDai compactado (C-16), arcillosa de 0 a 150 cm (C16), C
Haplustalfs - Oxiaquic imperfectamente
Moderadamente profunda, Franco arenosa de 0 - 135 cm (C-
Udifluvents drenados (C-17).
lim. De profun. Efect. Nivel 17.
freatico (C-17)
Asociacion Typic Profunda (C-90), Arcillo Arenosa de los 0 a los 20
MLAf1 Bien drenados B
Hapludands-Typic Moderadamente Profunda, cm (C-90), Franco Arenosa de lo
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Codificación Grupo
Nombre suelo Profundidad Efectiva Textura Drenaje
2004 Hidrológico
Eutrodepts-Typic (C91), Muy Profunda (C-87) 0 a los 20/30 cm (C-91), Franca
Hydrudands de los 0 a los 45 cm (C-87)
Asociacion Typic Franco Arcillo Arenosa de los 0 a
Profunda (C-86), Profunda
MQAd1 Dystrudepts-Tyoic los 30 cm (C-86), Franca de los 0 Bien drenados B
(D11)
Hapludands a los 36 cm (D11)
Franco arcillo arenosa a franca
Asociación Typic
Profunda (C-86), Profunda de los 0 a los 150 cm (C-86).
MQAf1 Dystrudepts, Typic Bien drenados B
(D-11). Franco a franco arcillosa de los 0
Hapludands
a los 50 cm (D-11).
Franco Arcillo Arenosa de los 0 a
Profunda (C-86), Profunda
MQAf2 Asociacion Miraflores los 30 cm (C-86), Franca de los 0 Bien drenados B
(D11)
a los 36 cm (D11)
Franco arcillo arenosa a franco
Asociación Vertic Bien a
Moderadamente profunda arcillosa de los 0 a los 79 cm
MRAf2 Haplusttalfs - Lithic excesivamente A
(C23), Muy superficial (C22) (C23). Franco arenosa de los 0 a
Ustorthents drenados
los 25 cm (C22).
Asociacion Typic Franco Arcillo Arenosa de los 0 a Bien drenados (C-63)
Muy Superficial (C-63),
PWAb Durustalfs - Aquertic los 25 cm (C-63), Franco Arenosa a moderadamente C
Superficial (C-18)
Haplustalfs de los 0 a los 25 cm (C-63) drenados (C-18)
Asociacion Typic Franco Arcillo Arenosa de los 0 a Bien drenados (C-63)
Muy Superficial (C-63),
PWAc1 Durustalfs - Aquertic los 25 cm (C-63), Franco Arenosa a moderadamente C
Superficial (C-18)
Haplustalfs de los 0 a los 25 cm (C-63) drenados (C-18)
Asociacion Typic Franco Arcillo Arenosa de los 0 a Bien drenados (C-63)
Muy Superficial (C-63),
PWAd1 Durustalfs - Aquertic los 25 cm (C-63), Franco Arenosa a moderadamente C
Superficial (C-18)
Haplustalfs de los 0 a los 25 cm (C-63) drenados (C-18)
Asociacion Typic Franco Arcillo arenosa de los 0 a Bien drenados (C-63)
Muy Superficial (C-63),
PWAe2 Durustalfs - Aquertic los 25 cm (C-63), Franco Arenosa a moderadamente C
Superficial (C-18)
Haplustalfs de los 0 a los 25 cm (C-63) drenados (C-18)
Complejo Tierras
Franco Arcillo arenosa de los 0 a
PWBf3 Carcavas Typic Muy Superficial (C-63) Bien drenados B
los 25 cm (C-63)
Durustalfs
Muy superficial 20 cm, lim.
Consociacion San Franco arcillosa a arcillosas de Moderadamente
SJb De profun. Efect. Marerial C
Jose los 0 a los 125 cm. drenados
compactado.
Muy superficial 20 cm, lim.
Consociacion San Franco arcillosa a arcillosas de Moderadamente
SJb2 De profun. Efect. Marerial C
Jose los 0 a los 125 cm. drenados
compactado.
Finalmente, con la información de cobertura vegetal y grupo hidrológico de suelos de cada polígono
se determinó el valor de CN para cada uno de estos el cual fue ponderado con respecto al área total
de la unidad de codificación, para obtener el CN ponderado para cada unidad. Los valores de CN
para varios tipos de uso de la tierra en estos tipos de suelos se dan en las tablas 7 y 8, para una
cuenca con varios tipos de suelos y con diferentes usos de la tierra, se puede calcular un CN
compuesto. (Chow, Ven te, Maidment y Mays (1994)).
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Tabla 7. Valores de CN para varios tipos de uso del suelo.
Grupo hidrológico del suelo
Descripción del uso de la tierra
A B C D
Distritos industriales (72% impermeables) 81 88 91 93
Residencial3:
Tamaño promedio del
Porcentaje promedio impermeble4
lote
1/8 acre o menos 65 78 85 90 92
1/4 acre 38 61 75 83 87
1/3 acre 30 57 72 81 86
1/2 acre 25 54 70 80 85
lacre 20 51 68 79 84
Parqueaderos pavimentados, techos, accesos, etc.5 98 98 98 98
Calles y carreteras:
Pavimentados con cunetas y a1cantarillados5 98 98 98 98
grava 76 85 89 91
tierra 72 82 87 89
1Para una descripción más detallada de tos números de curva para usos agrícolas de la tierra, remitirse a Soil Conservation Service, t
972, Cap. 9
2 Una buena cubierta protegida por pastizales, y los desechos del retiro de la cubierta del suelo.
3 Los números de curva se calculan suponiendo que la escorrentía desde las casas y de los accesos se dirige hacia la calle, con un
mínimo del agua del techo dirigida hacia el césped donde puede ocurrir infiltración adicional.
4 Las áreas permeables restantes (césped) se consideran como pastizales en buena condición para estos números de curva. S En
algunos países con climas más cálidos se puede utilizar 95 como número de curva.
DE TIERRA 72 82 87 89
CAMINOS
SUPERFICIE DURA 74 84 90 92
Pobre 45 66 77 83
Bosque Regular 36 60 73 79
Bueno 30 55 70 77
21
Tabla 8. Valores de CN para varios tipos de uso del suelo en Cuencas.
CN POR GRUPO
CONDICION DE LA
USO DE LA TIERRA O COBERTURA HIDROLÓGICO
SUPERFICIE
DE SUELO
SURCO RECTO 70 80 87 90
CULTIVOS DE SURCO SURCO EN CURVAS A NIVEL 67 77 83 87
TERRAZAS 64 73 79 82
SURCO RECTO 64 76 84 88
CEREALES SURCO EN CURVAS A NIVEL 62 74 82 85
TERRAZAS 60 71 79 82
POBRE 68 79 86 89
NORMAL 49 69 79 84
BUENO 39 61 74 80
PASTIZAL
CURVAS A NIVEL, POBRE 47 67 81 88
CURVAS A NIVEL, NORMAL 25 59 75 83
CURVAS A NIVEL, BUENO 6 35 70 79
Matorral--matorrales-maleza-pasto
Pobre 48 67 77 83
mezclados
con matorrales como el principal elemento Regular 35 56 70 77
Bueno 30 48 65 73
Una vez se haya establecido los valores de CN para cada tipo de suelo y tipo de cobertura vegetal,
se procede a estimar la magnitud de las áreas que poseen estas características a fin de estimar el
valor globalizado de este parámetro para cuenca.
22
• Retención potencial máxima (S).
Representa el valor máximo de lluvia que la cuenca puede absorber. El cálculo de este parámetro se
realizó mediante la siguiente expresión para cada una de las unidades de codificación:
Donde:
CN = Número de curva de escorrentía
Ia = 0,2 S
Tlag = 0,6 Tc
23
Tabla 10. Parámetros hidrológicos requeridos por los modelos SCS Número de Curva y SCS Hidrograma
Unitario.
Codificación
CN S (mm) Ia (mm) Q (m3/s)
Unidades
UH1 58.86 177.54 35.51 0.36
UH2 65.95 131.14 26.23 0.30
UH3 62.96 149.46 29.89 0.34
UH4 66.13 130.07 26.01 0.31
UH5 69.46 111.70 22.34 0.18
UH6 68.36 117.56 23.51 0.21
TC: Tiempo de concentración; Tlag: Tiempo de demora = 0,60 Tc; CN: Numero de curva; S: Máximo potencial de retención; Ia:
Abstracciones iníciales
Modelo meteorológico
Para generar las lluvias de diseño para los diferentes periodos de retorno se utilizó las curvas de
intensidad frecuencia y duración - IFD de la estación Aeropuerto Farfán, realizadas por el IDEAM EN
EL AÑO 2016 (Ver Figura 8), esto con el objetivo de definir una curva IDF necesaria para el diseño
hidrológico y generación del hietograma de diseño. El hietograma es la representación de la
distribución temporal de la intensidad de las precipitaciones, para el caso de estudio se supone una
lluvia de 180 minutos de duración, para una intensidad asociado a tiempos de retorno (TR) de: 2, 5,
10, 25, 50 y 100 años utilizando el software Bloques SWMM (Figura 9).
Figura 8. Curva de intensidad frecuencia y duración IFD. Aeropuerto Farfán. Fuente: IDEAM 2016.
24
2 años
5 años
10 años
25 años
25
50 años
100 años
Figura 9. Hietograma de precipitación de diseño hidrológico para una duración de 180 min. Estación
Aeropuerto Farfán.
26
que se ha descrito en forma precedente. En la Figura 10 se muestra el hidrograma de caudales
máximos, para periodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años del río Morales hasta en el lote
donde se desarrollará la parcelación Campestre Belén. En la Tabla 11 se presentan los caudales
máximos para tiempos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años, generados con el modelo
hidrológico Hec Hms.
200
TR = 2 AÑOS
TR = 5 AÑOS
TR = 10 AÑOS
160
TR = 25 AÑOS
TR = 50 AÑOS
TR = 100 AÑOS
120
Caudal (m3/s)
80
40
0
2:24 2:52 3:21 3:50 4:19 4:48 5:16 5:45 6:14
Tiempo (H:min)
Figura 10. Hietograma e Hidrograma de caudales máximos para un periodo de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y
100 años río Morales hasta en el lote donde se desarrollará la parcelación Campestre Belén, municipio de
Tuluá.
Tabla 11. Caudales máximos para tiempos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años, generados con el
modelo hidrológico Hec Hms
Área Morales Caudales máximos para diferentes tiempos de retorno
Km2 Tr (años) 2 5 10 25 50 100
Q (m3/s) 13.4 30.2 45.6 77.4 108.6 144.1
102.83
Q (Lts/s) 13394.88 30244.05 45643.5 77377.47 108550.59 144104.22
En el Anexo 2. Se presenta el modelo hidrológico desarrollado para el cálculo de los caudales máximos.
27
2. COMPONENTE HIDRÁULICO
2.1 GENERALIDADES
Con el objeto de estimar distintos parámetros hidráulicos (nivel de agua, área de flujo, velocidad,
etc.) en las secciones de interés se implementó un modelo unidimensional del río Morales con el
programa HEC-RAS v3.1.2 desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de los EE.UU.
El sistema HEC-RAS contiene dos componentes hidráulicos uni-dimensionales para: (1) Cálculo del
perfil de la superficie de agua en flujo permanente; (2) Simulación de flujo no permanente. Un
elemento clave es que ambos componentes usan una representación geométrica común y rutinas de
cálculo geométrico e hidráulicas comunes. Adicional a los dos componentes de análisis hidráulico, el
sistema contiene muchas ayudas de diseño hidráulico que pueden ser invocadas una vez han sido
calculados los perfiles básicos de la superficie de agua.
Este componente del sistema de modelación calcula perfiles de la superficie de agua para flujo
estacionario gradualmente variado. El sistema puede manipular una red completa de canales, un
sistema dendrítico, o un tramo de un río. El componente es capaz de modelar perfiles de la
superficie de agua para flujo en régimen subcrítico, supercrítico o combinado.
Las siguientes suposiciones están implícitas en las expresiones analíticas usadas en HEC-RAS
v3.1.2
(1) El flujo es permanente (sin variación temporal)
(2) El flujo es gradualmente variado. (Excepto en estructuras hidráulicas tales como puentes,
culverts y vertederos. En estos casos, donde el flujo puede ser rápidamente variado, la
ecuación de momentum u otra ecuación empírica es empleada).
(3) El flujo es uni-dimensional (i.e., los componentes de velocidad en cualquier dirección distinta
a la del flujo no es tenida en cuenta)
(4) La pendiente del canal es “baja”, menor a 1:10
28
El flujo se supone permanente porque los términos dependientes del tiempo no son incluidos en la
ecuación de energía. El flujo se supone gradualmente variado porque la ecuación de la energía se
basa en la premisa de que una distribución hidrostática de la presión existe en cada sección
transversal. En puntos donde el flujo es rápidamente variado, el programa cambia a la ecuación de
momentum o cualquier otra de carácter empírico. El flujo se supone uni-dimensional porque la
ecuación 1 se basa en la premisa de que la cabeza total de energía es la mima para todos los
puntos de una sección transversal. Las pendientes del canal se suponen pequeñas porque la cabeza
de presión, que es el componente de y en la ecuación de la energía es representada por la
profundidad del agua medida verticalmente.
Los perfiles de superficie del agua son calculados de una sección transversal a otra resolviendo la
ecuación de la energía con un procedimiento iterativo llamado el método del paso estándar. La
ecuación de la energía se escribe como
V2 V2
Y2 + Z 2 + 2 2 = Y1 + Z 1 + 1 1 + he
2g 2g
Donde:
Y1, Y2 = profundidad del agua en la sección transversal
Z1, Z2 = elevación del fondo del canal principal
V1, V2 = velocidades promedio (Caudal total/área de flujo total
1, 2 = Coeficientes de ponderación de la velocidad
g = aceleración gravitacional
he = Pérdida de cabeza de energía
Línea
piezométrica
Superfici
e de
V12
agua
2g
Terreno Y1
Z1
DATUM
29
Las pérdidas de cabeza de energía entre dos secciones transversales se componen de pérdidas por
fricción y pérdidas por contracción y expansión. La ecuación para la pérdida cabeza de energía es la
siguiente:
V2 V2
he = L S f + C 2 2 − 1 1
2g 2g
Donde:
L = Longitud del tramo ponderada por la descarga
Sf = Pendiente de la fricción representativa entre dos secciones
C = coeficiente de pérdidas por expansión o contracción
Donde: Llob, Lch, Lrob = Longitudes del tramo para la sección transversal especificada
para el flujo en la margen izquierda, el canal principal y la
margen derecha respectivamente.
Qlob, Qch, Qrob = Promedio aritmético de los caudales entre secciones para la
margen izquierda, el canal principal y la margen derecha
respectivamente.
Q = KS 1f / 2
AR 2 / 3
K=
n
Donde:
K = Conductancia para la subdivisión
n = Coeficiente de rugosidad de Manning para la subdivisión
A = Área de flujo para la subdivisión
30
R = Radio hidráulico para la subdivisión (área/perímetro mojado)
El programa suma todas las conductancias incrementales en las sobrebancas para obtener una
conductancia para la margen izquierda y derecha. La conductancia del canal principal normalmente
es calculada como un elemento singular. La conductancia total para la sección transversal es
obtenida al sumar las conductancias de las tres subdivisiones (izquierda, derecha y centro).
Para la aplicación del modelo es necesario establecer en primer lugar el régimen hidrológico y las
características geométricas del cauce, las cuales se definen por medio de secciones transversales y
estructuras que deben ser obtenidas a través de un levantamiento topográfico de la zona a modelar.
Entre los principales parámetros hidráulicos que influyen directamente en el comportamiento del flujo
se tienen la rugosidad y los coeficientes de contracción y expansión.
• Rugosidad
La rugosidad de un cauce indica el grado de resistencia al flujo que presentan el fondo y los taludes
del canal. La rugosidad depende de una gran cantidad de elementos entre los que se tienen el
material de fondo, las formas de fondo, el tipo y densidad de vegetación, el régimen de caudales, la
geometría del cauce, las irregularidades de la superficie del canal y la meandricidad; debido a esto
estimar un valor para la rugosidad es una tarea compleja y para su determinación se debe recurrir a
visitas de campo, manuales, tablas y métodos analíticos.
La rugosidad constituye un parámetro que no puede ser medido en campo directamente, por lo cual
su valor debe estimarse durante la calibración si es posible, o determinarse a partir de los resultados
arrojados por modelos implementados en otras cuencas con características morfológicas,
batimétricas, sedimentológicas y de vegetación similares al río a modelar.
31
De acuerdo a (Ven Te Chow et al. 2000), el coeficiente de rugosidad para canales en tierra sin
vegetación en el canal, bancas con árboles o matorrales y fondo con gravas, cantos rodados y
algunas rocas esta entre 0.030 s/m1/3 y 0.050 s/m1/3 para efectos de diseño, durante la presente
modelación se adoptó un factor de rugosidad de 0.040 s/m1/3 para el cauce principal y para las
llanuras de inundación.
La información hidrológica del río Morales utilizada para la implementación del modelo matemático
para régimen permanente se presenta en el capítulo 1.3.3 de este informe. Se modelaron los
caudales correspondientes a los períodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años con el fin de
estimar los niveles que se presentarían en el río al ocurrir estas crecientes.
2.1.8 ESQUEMATIZACIÓN GEOMÉTRICA
32
Abscisa K 0 + 005
Abscisa K 1 + 238
33
Tabla 12. Número de secciones transversales Utilizadas y el valor de abscisa.
Número Abscisa Número Abscisa Número Abscisa Número Abscisa
1 K 1 + 238 14 K 0 + 944 27 K 0 + 622 40 K 0 + 206
2 K 1 + 215 15 K 0 + 933 28 K 0 + 595 41 K 0 + 192
3 K 1 + 198 16 K 0 + 902 29 K 0 + 560 42 K 0 + 172
4 K 1 + 178 17 K 0 + 870 30 K 0 + 538 43 K 0 + 154
5 K 1 + 152 18 K 0 + 849 31 K 0 + 510 44 K 0 + 133
6 K 1 + 121 19 K 0 + 822 32 K 0 + 471 45 K 0 + 110
7 K 1 + 090 20 K 0 + 793 33 K 0 + 434 46 K 0 + 087
8 K 1 + 062 21 K 0 + 766 34 K 0 + 388 47 K 0 + 063
9 K 1 + 039 22 K 0 + 746 35 K 0 + 342 48 K 0 + 035
10 K 1 + 015 23 K 0 + 724 36 K 0 + 311 49 K 0 + 005
11 K 0 + 990 24 K 0 + 701 37 K 0 + 284
12 K 0 + 972 25 K 0 + 680 38 K 0 + 258
13 K 0 + 954 26 K 0 + 650 39 K 0 + 223
20 40 60 80
RS=944.4132Downstream (Bridge)
963
962 RS=944.4132Downstream (Bridge)
RS=944.4132Upstream (Bridge)
Elevation (m)
961
960 Legend
959
958 Ground
957 Bank Sta
956
955
0 20 40 60 80
20 40 60 80
0 20 40 Station (m) 60 80
Figura 13. Puente transversal 12, municipio de Tuluá.
Station (m)
RS=944.4132Downstream (Bridge)
34
2.1.10 CALIBRACIÓN DEL MODELO
Dado que no se dispone de información relacionada con los caudales, niveles y velocidades a lo
largo del tramo modelado no fue posible realizar una calibración del modelo matemático. Se
recomienda, en consecuencia, efectuar las mediciones de campo necesarias (aforos y mediciones
de niveles continuas) para realizar la calibración del modelo en etapas posteriores del estudio.
Escenario 1. Condición actual con puentes para periodo de retorno de 2, 5 10, 25, 50 y 100 años.
Escenario 2. Condición actual con dique para periodo de retorno de 50 y 100 años.
En este escenario se evaluó el comportamiento hidrodinámico del río Morales al presentarse una
creciente para periodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años lo que corresponde a un caudal de
13,4 m3/s, 30,2 m3/s, 45,6 m3/s, 77,4 m3/s, 108,6m3/s y 144,1 m3/s, con el fin de determinar la
capacidad máxima del rio Morales en el tramo en donde se desarrollará la parcelación campestre
Belén. La frontera superior o aguas arriba se localizó en el extremo aguas arriba de la zona
modelada correspondiente a la sección K 1+ 238. Como información de entrada en esta frontera se
introdujeron los caudales correspondientes a los periodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años.
Al modelar en flujo permanente los caudales se evidencio que cauce del rio Morales en la zona de
35
interés tiene capacidad para conducir caudales inferiores a 77,4 m3/s (Tr= 25 Años) sin que presente
desbordamiento, caudales superiores causaran inundación en el sector de interés (Ver Figura 14).
Tabla 14. Características Hidrodinámicas del Flujo para la Creciente Correspondiente al Período de Retorno
de 2 Años.
Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev Vel Chnl Flow Área Top Width Froude #
abscisa
(m) (m) (m) (m) (m/s) (m2) (m) Chl
K 0 + 972 956.30 957.35 957.44 1.38 9.70 13.15 0.51
K 0 + 954 956.33 957.23 956.99 957.34 1.52 8.81 12.70 0.58
K 0 + 944 PUENTE TRANSVERSAL 12 RÍO MORALES
K 0 + 933 955.60 957.21 957.26 0.99 13.58 14.14 0.32
K 0 + 902 955.80 957.18 957.21 0.77 17.49 20.40 0.26
K 0 + 870 955.80 957.01 956.69 957.13 1.50 8.95 10.57 0.52
K 0 + 849 955.75 956.87 956.63 957.01 1.67 8.04 10.45 0.61
K 0 + 822 955.40 956.74 956.32 956.86 1.52 8.81 8.84 0.49
K 0 + 793 955.39 956.66 956.17 956.75 1.27 10.51 10.54 0.41
K 0 + 766 955.40 956.62 956.04 956.68 1.04 12.93 13.10 0.33
K 0 + 746 955.00 956.59 955.94 956.64 1.04 12.89 11.89 0.32
K 0 + 724 955.31 956.53 956.07 956.59 1.16 11.56 12.96 0.39
K 0 + 701 955.20 956.47 955.89 956.54 1.14 11.75 11.33 0.36
Tabla 15. Características Hidrodinámicas del Flujo para la Creciente Correspondiente al Período de Retorno
de 5 Años.
Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev Vel Chnl Flow Area Top Width Froude #
abscisa
(m) (m) (m) (m) (m/s) (m2) (m) Chl
K 0 + 972 956.30 957.94 958.08 1.67 18.06 15.03 0.49
K 0 + 954 956.33 957.86 957.37 958.01 1.71 17.70 15.27 0.51
K 0 + 944 PUENTE TRANSVERSAL 12 RÍO MORALES
K 0 + 933 955.60 957.86 957.94 1.28 23.59 16.72 0.34
K 0 + 902 955.80 957.84 957.89 0.96 31.44 21.52 0.25
K 0 + 870 955.80 957.64 957.11 957.82 1.89 15.96 12.01 0.52
K 0 + 849 955.75 957.53 957.06 957.72 1.95 15.48 12.05 0.55
K 0 + 822 955.40 957.38 956.81 957.59 2.03 14.91 10.26 0.54
K 0 + 793 955.39 957.31 956.61 957.46 1.69 17.86 12.14 0.45
K 0 + 766 955.40 957.28 956.44 957.38 1.36 22.27 15.02 0.36
K 0 + 746 955.00 957.23 956.35 957.34 1.43 21.18 13.73 0.37
K 0 + 724 955.31 957.18 956.45 957.29 1.47 20.54 14.64 0.40
K 0 + 701 955.20 957.11 956.32 957.23 1.56 19.41 12.87 0.40
36
Morales Lote_UrbBelen
964 Legend
WS Tr = 100 Años
WS Tr = 50 Años
962 WS Tr = 25 Años
WS Tr = 10 Años
WS Tr = 5 Años
960 WS Tr = 2 Años
Elevation (m)
Ground
LOB
958 ROB
956
954
952
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
37
Tabla 17. Características Hidrodinámicas del Flujo para la Creciente Correspondiente al Período de Retorno
de 10 Años.
Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev Vel Chnl Flow Área Top Width Froude #
abscisa
(m) (m) (m) (m) (m/s) (m2) (m) Chl
K 0 + 972 956.30 958.41 958.57 1.80 25.40 16.42 0.46
K 0 + 954 956.33 958.35 957.65 958.51 1.78 25.63 17.14 0.46
K 0 + 944 PUENTE TRANSVERSAL 12 RÍO MORALES
K 0 + 933 955.60 958.34 958.44 1.42 32.09 18.63 0.35
K 0 + 902 955.80 958.33 958.39 1.08 42.18 22.58 0.25
K 0 + 870 955.80 958.09 957.43 958.32 2.11 21.65 13.01 0.52
K 0 + 849 955.75 958.00 957.36 958.23 2.13 21.38 13.12 0.53
K 0 + 822 955.40 957.82 957.17 958.09 2.31 19.71 11.47 0.56
K 0 + 793 955.39 957.77 956.92 957.96 1.93 23.62 13.28 0.46
K 0 + 766 955.40 957.75 956.72 957.87 1.54 29.52 16.23 0.37
K 0 + 746 955.00 957.69 956.66 957.83 1.64 27.73 15.02 0.39
K 0 + 724 955.31 957.64 956.73 957.78 1.65 27.59 15.97 0.40
K 0 + 701 955.20 957.55 956.63 957.72 1.80 25.37 13.81 0.42
Tabla 18. Características Hidrodinámicas del Flujo para la Creciente Correspondiente al Período de Retorno
de 25 Años.
Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev Vel Chnl Flow Área Top Width Froude #
abscisa
(m) (m) (m) (m) (m/s) (m2) (m) Chl
K 0 + 972 956.30 959.23 958.15 959.41 1.92 40.35 23.15 0.46
K 0 + 954 956.33 959.18 958.10 959.36 1.89 41.04 20.09 0.42
K 0 + 944 PUENTE TRANSVERSAL 12 RÍO MORALES
K 0 + 933 955.60 959.15 959.28 1.59 48.54 21.87 0.34
K 0 + 902 955.80 959.15 957.47 959.23 1.26 61.25 24.21 0.25
K 0 + 870 955.80 958.86 957.95 959.16 2.39 32.37 14.70 0.51
K 0 + 849 955.75 958.78 957.87 959.08 2.39 32.38 14.75 0.52
K 0 + 822 955.40 958.61 957.77 958.95 2.58 29.95 15.14 0.59
K 0 + 793 955.39 958.56 957.47 958.79 2.10 36.82 21.16 0.51
K 0 + 766 955.40 958.53 957.19 958.69 1.78 43.49 21.28 0.40
K 0 + 746 955.00 958.46 957.17 958.64 1.92 40.27 17.92 0.41
K 0 + 724 955.31 958.41 957.20 958.59 1.90 40.73 18.53 0.41
K 0 + 701 955.20 958.30 957.14 958.53 2.13 36.33 15.68 0.45
Tabla 19. Características Hidrodinámicas del Flujo para la Creciente Correspondiente al Período de Retorno
de 50 Años.
Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev Vel Chnl Flow Área Top Width Froude #
abscisa
(m) (m) (m) (m) (m/s) (m2) (m) Chl
K 0 + 972 956.30 959.93 958.51 960.09 1.81 60.94 33.19 0.40
K 0 + 954 956.33 959.86 958.47 960.05 1.96 55.50 22.72 0.40
K 0 + 944 PUENTE TRANSVERSAL 12 RÍO MORALES
K 0 + 933 955.60 959.82 959.97 1.69 64.20 25.14 0.34
K 0 + 902 955.80 959.82 957.76 959.91 1.36 79.75 31.37 0.27
K 0 + 870 955.80 959.49 958.38 959.83 2.57 42.32 19.27 0.55
K 0 + 849 955.75 959.41 958.31 959.75 2.56 42.35 17.51 0.53
K 0 + 822 955.40 959.28 958.26 959.62 2.56 42.46 23.47 0.61
K 0 + 793 955.39 959.26 957.91 959.46 1.98 54.86 30.95 0.47
K 0 + 766 955.40 959.22 957.58 959.39 1.82 59.72 25.74 0.38
K 0 + 746 955.00 959.13 957.57 959.34 2.04 53.23 20.68 0.41
K 0 + 724 955.31 959.09 957.58 959.27 1.87 58.02 38.56 0.49
K 0 + 701 955.20 958.92 957.57 959.18 2.27 47.76 21.86 0.49
38
Tabla 20. Características Hidrodinámicas del Flujo para la Creciente Correspondiente al Período de Retorno
de 100 Años.
Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev Vel Chnl Flow Área Top Width Froude #
Abscisas
(m) (m) (m) (m) (m/s) (m2) (m) Chl
K 0 + 972 956.30 960.69 958.90 960.83 1.71 88.42 38.54 0.32
K 0 + 954 956.33 960.60 958.83 960.80 1.95 73.77 27.25 0.38
K 0 + 944 PUENTE TRANSVERSAL 12 RÍO MORALES
K 0 + 933 955.60 960.40 960.56 1.81 79.75 28.74 0.35
K 0 + 902 955.80 960.40 958.06 960.51 1.44 100.95 42.96 0.28
K 0 + 870 955.80 960.08 958.78 960.43 2.61 55.26 23.03 0.54
K 0 + 849 955.75 959.96 958.72 960.34 2.75 52.49 18.88 0.53
K 0 + 822 955.40 959.91 958.77 960.20 2.39 60.19 32.22 0.56
K 0 + 793 955.39 959.90 958.48 960.07 1.84 78.31 42.74 0.43
K 0 + 766 955.40 959.83 957.95 960.01 1.89 76.35 28.67 0.37
K 0 + 746 955.00 959.73 957.99 959.96 2.14 67.25 27.51 0.44
K 0 + 724 955.31 959.75 957.97 959.88 1.61 89.24 54.17 0.40
K 0 + 701 955.20 959.55 957.99 959.80 2.22 64.94 31.85 0.50
En la Tabla 21 se muestran las secciones que presentan márgenes de inundación para caudales
máximos con periodos de retorno de 50 y 100 años en la zona de interés con el fin de determinar los
niveles de inundación para el dimensionamiento del dique en tierra de protección en el tramo donde
tiene proyectado construir la parcelación campestre Belén.
Tabla 21. Márgenes de inundación para caudales máximo de 108,6 m3/s y 144,1 m3/s correspondiente a
periodos de retorno de 50 y 100 años.
Tr = 50 Años Tr = 100 Años
Código
Abscisas
sección/estructura Margen Margen Margen Margen
Izquierda Derecha Izquierda Derecha
K 0 + 972 12 X X
K 0 + 954 13
K 0 + 944 14/PUENTE X X
K 0 + 933 15
K 0 + 902 16 X X
K 0 + 870 17 X
K 0 + 849 18 X
K 0 + 822 19 X
K 0 + 793 20 X
K 0 + 766 21 X
K 0 + 746 22 X
K 0 + 724 23
K 0 + 701 24 X X
En la Figura 15 presentan la vista en planta de zonas inundables del tramo de interés para caudales
correspondiente a periodos de retorno de 50 y 100 años.
39
Legend
Legend
WS Tr = 50 A
WS Tr = 50 Años
WS Tr = 100
1015.324
WS Tr = 100 Años
1062.637
1090.902 972.8509 933.9798
902.1363 Ground
1198.721
1152.903 870.607 Ground
1238.267
1015.324
822.21
Levee
Levee
1062.637 972.8509 933.9798
1090.902 902.1363 793.6848
1152.903 870.607
1238.267
1198.721
822.21
793.6848
766.747 Bank Sta Bank Sta
701.5434
766.747
680.3126
701.5434
650.1885
650.1885
622.6563 622.6563
595.2471
595.2471
560.9068
471.4936 434.7495 311.43
560.9068 284.987 258.9294
510.7607 223.5599
192.4007
434.7495 311.43
133.9762 63.15986
284.987
87.81827 258.9294
35.02646
5.266754
223.5599
206.2876
154.4342
110.6164
63.15986
35.02646
5.266754
Figura 15. Vista en planta de zonas inundables del tramo del rio en el tramo donde tiene proyectado construir la parcelación campestre Belén para caudales de
108,6 m3/s y 144,1 m3/s, correspondientes a un periodo de retorno de 50 y 100 años.
40
En las Figuras 16, 17 y 18 se presenta las secciones correspondientes a las abscisas K 0 + 902, K 0
+ 822 y K 0 + 746 respectivamente, las cuales presenta desbordamiento sobre la margen derecha
para un caudal correspondiente a un periodo de retorno de 100 años. La sección K 0 + 902 también
presenta desbordamiento para el caudal correspondiente a un periodo de retorno de 50 años.
961
Legend
WS Tr = 100 Años
960
WS Tr = 50 Años
Ground
959
Levee
Elevation (m)
WS Tr = 100 Años
960
957 WS Tr = 50 Años
Ground
959
956 Levee
Elevation (m)
Bank Sta
958
955
0 20 40 60 80 100
957
Station (m)
Figura 16. Nivel de agua en la sección con abscisa K 0 + 902 con problemas de desbordamiento sobre la
956 margen derecha para caudales de 108,6 m3/s y 144,1 m3/s correspondientes a periodos de retorno de 50 y
100 años.
955
0 20 40 60 80 100
961
Legend
Station (m)
WS Tr = 100 Años
960
WS Tr = 50 Años
Ground
959
Levee
Elevation (m)
WS Tr = 100 Años
960
957 WS Tr = 50 Años
Ground
959
956 Levee
Elevation (m)
Bank Sta
958
955
0 20 40 60 80
957 Station (m)
Figura 17. Nivel de agua en la sección con abscisa K 0 + 822 con problemas de desbordamiento sobre la
956 margen derecha para un caudal de 144,1 m3/s correspondientes a un periodo de retorno de 100 años.
955
0 20 40 60 80 100 41
Station (m)
960
Legend
WS Tr = 100 Años
959 WS Tr = 50 Años
Ground
Levee
Elevation (m)
958
961 Bank Sta
Legend
Ground
959 956 Levee
Elevation (m)
Bank Sta
958
955
0 20 40 60 80 100
957
Station (m)
Figura 18. Nivel de agua en la sección con abscisa K 0 + 746 con problemas de desbordamiento sobre la
956 margen derecha para un caudal de 144,1 m3/s correspondientes a un periodo de retorno de 100 años.
955
0 De acuerdo a20los resultados obtenidos
40 de la modelación
60 hidráulica
80 bajo las condiciones
100 actuales y
los caudales evaluados se logro establecer
Station (m) que el rio Morales en el sitio donde se construirá la
parcelación campestre Belén tiene la capacidad suficiente para garantizar el transito de un caudal de
77,4 m3/s correspondiente a un periodo de retorno de 25 años, para periodos de 50 y 100 años se
requiere realizar estructuras de protección tipo dique sobre la margen derecha de tal manera que
garantice el transito de caudales de 108,6 m3/s y 144,1 m3/s. En el caso del puente localizado sobre
la trasversal 12 se observó que no tiene la capacidad hidráulica suficiente para garantizar el transito
de un caudal de 144,1 m3/s que corresponde a un periodo de retorno de 100 años, mientras que
para los demás caudales evaluados hay la capacidad suficiente (Ver Figura 19).
42
963
Legend
WS Tr = 100 Años
962
WS Tr = 50 Años
961 WS Tr = 25 Años
WS Tr = 10 Años
Elevation (m)
960
WS Tr = 5 Años
961
Legend
WS Tr = 2 Años
959 WS Tr = 100 Años
960 Ground
WS Tr = 50 Años
958 Bank Sta
Ground
959
Levee
Elevation (m)
957
Bank Sta
958
956
0 10 20 30 40 50 60 70 80
957
Station (m)
Figura 19. Niveles del agua en el puente de localizado sobre la trasversal 12 río Morales (K 0 + 944) para
956 caudales correspondientes a periodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años.
955 2.2.2 ESCENARIO 2 CONDICIÓN ACTUAL CON DIQUE PARA PERIODO DE RETORNO DE 50
0 20 40 60 80 100
Y 100 AÑOS.
Station (m)
En las Figuras 20, 21 y 22 se presenta las secciones trasversales K 0 + 902, K 0 + 822 y K 0 + 746
con dique sobre la margen derecha, garantizando el tránsito de caudales de 108,6 m 3/s y 144,1 m3/s
sin que se presenten afectaciones.
43
961
Legend
WS Tr = 100 Año
960
WS Tr = 50 Años
Ground
959
Levee
Elevation (m)
WS Tr = 100 Años
960
957 WS Tr = 50 Años
Ground
959
Levee
Elevation (m)
956
Bank Sta
958
955
0 20 40 60 80 100
957
Station (m)
Figura 20. Nivel de agua en la sección con abscisa K 0 + 902 con dique sobre la margen derecha para
956 caudales de 108,6 m3/s y 144,1 m3/s correspondientes a periodos de retorno de 50 y 100 años.
955 961
0 20 40 60 80 100 Legend
Ground
959
Levee
Elevation (m)
Bank Sta
961
958 Legend
WS Tr = 100 Años
960
957 WS Tr = 50 Años
Ground
959
956 Levee
Elevation (m)
Bank Sta
958
955
0 20 40 60 80
957
Station (m)
Figura 21. Nivel de agua en la sección con abscisa K 0 + 822 con dique sobre la margen derecha para
956 caudales de 108,6 m3/s y 144,1 m3/s correspondientes a periodos de retorno de 50 y 100 años.
955
0 20 40 60 80 100
Station (m)
44
960
Legend
WS Tr = 100 Años
959 WS Tr = 50 Años
Ground
Levee
Elevation (m)
958
Bank Sta
961
Legend
Ground
959 956
Levee
Elevation (m)
Bank Sta
958
955
0 20 40 60 80 100
957 Station (m)
Figura 22. Nivel de agua en la sección con abscisa K 0 + 746 con dique sobre la margen derecha para
956
caudales de 108,6 m3/s y 144,1 m3/s correspondientes a periodos de retorno de 50 y 100 años.
Tabla 22. Niveles de muros de protección para garantizar el tránsito de caudales máximos correspondiente a
periodos de retorno de 50 y 100 Años.
Tr = 50 Años Tr = 100 Años
Código
Abscisas Margen Margen Margen Margen
sección/estructura
Izquierda Derecha Izquierda Derecha
K 0 + 973 12 960.20 960.80
K 0 + 955 13
K 0 + 944 14/PUENTE 960.50 960.50
K 0 + 934 15
K 0 + 902 16 960.00 960.50 960.50
K 0 + 871 17 960.20
K 0 + 850 18 960.10
K 0 + 822 19 960.00
K 0 + 794 20 960.00
K 0 + 767 21 959.90
K 0 + 747 22 959.80
K 0 + 725 23
K 0 + 702 24 959.70 959.70
45