submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc
Department of Geoinformatics - Z_GIS University of Salzburg
Estimación de la tasa de sedimentación en un área piloto del embalse de Itaipu (Paraguay, Brasil) mediante batimetría Multibeam (2020-2021)
Estimation of the sedimentation rate in a pilot area of the Itaipu reservoir (Paraguay, Brazil) with Multibeam bathymetry (2020-2021) by Franklin Iván Molinas Alcaraz 12041628
A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science – MSc Advisor I Supervisor: Leonardo Zurita Arthos Ph.D.
Ciudad del Este - Paraguay, 06 de marzo de 2024
COMPROMISO DE CIENCIA
Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado y en todos los casos he indicado su origen.
Ciudad del Este - Paraguay, 06 de marzo de 2024
Franklin Iván Molinas Alcaraz
DEDICATORIA
A aquel que todo lo ve desde arriba, a mis padres, mi hermana y mi madrina quienes por su amor y apoyo incondicional merecen compartir el fruto de este gran esfuerzo.
AGRADECIMIENTOS
A la Entidad Itaipu Binacional por permitirme desarrollar esta investigación,
a la Ing. MSc. Ana Carolina Gossen por el apoyo con la selección del tema,
a la Lic. Luz Paola Inchausti por los consejos técnicos para la elaboración de este trabajo,
a todo el equipo de la Acción Sedimentología de la División de Embalse de Itaipu para la ejecución de los trabajos de campo
y a mi Profesor Asignado (PA) Anton Eitzinger, por los consejos brindados.
RESUMEN
Entodotipodeembalse, elprocesodesedimentaciónpuedegenerargrandiosaspérdidas económicas, sociales y ambientales, afectando principalmente la capacidad de almacenamiento del embalse que incide directamente en su vida útil y le impide cumplir con el uso previsto a lo largo del tiempo.
El objetivo de este trabajo es estimar la tasa de sedimentación anual en un área piloto del embalse Itaipu (Paraguay, Brasil), período 2020-2021. Esto se considera esencial para la simulación de la operación de un embalse, ya que permite evaluar la colmatación de sedimentos a lo largo del embalse y determinar su vida útil. Adicionalmente puede brindar informaciones necesarias para la elaboración y ejecución de medidas preventivas para el control de la sedimentación y otros estudios de seguridad de presa.
La metodología aplicada es el análisis de cambios morfológicos del lecho del embalse mediante batimetría con sistema Multibeam en diferentes períodos, los cuales son comparados posteriormente y dan como resultado la diferencia de volumen (m3) entre relevamientos. Para estimar la tasa de sedimentación en Tn/año, se complementan con datos obtenidos de técnicas sedimentológicas, de manera a calcular el peso específico del sedimento y facilitar la transformación de unidades de volumen en unidades de masa.
Para el período de estudio se estimó una tasa de sedimentación anual en el área piloto de 1,613,052 Tn/año. Con los datos a ser recabados durante los próximos años, será posible realizar una verificación de zonas con un comportamiento diferente a la tendencia general, reunir mayores informaciones sobre el proceso de sedimentación del embalse y la dinámica asociada que permita complementar el conocimiento acerca de su complejidad; además de explorar otras funcionalidades con las que cuenta el sistema Multibeam.
Se comprueba que es imprescindible el monitoreo batimétrico y sedimentométrico al tomar como base los datos originales del proyecto hidroeléctrico para orientar los planes de gestión de los recursos hídricos.
Palabras claves: Tasa de sedimentación, embalse, batimetría, Sistema Multibeam.
ABSTRACT
In any type of reservoir, the sedimentation process can generate huge economic, social and environmental losses, especially regarding the storage capacity of the reservoir, which has a direct impact on its lifespan and keeps it from reaching the expected use in the long term.
This study was carried out to estimate the annual sedimentation rate in a pilot area of the Itaipureservoir (Paraguay,Brazil), fortheperiod2020-2021.This is considered essential to simulate the operation of a reservoir, as it allows to evaluate the sediment clogging along its length and to determine its lifespan. In addition, it may provide necessary information to develop and execute prevention measures to control sedimentation and other dam safety studies.
The applied methodology is the analysis of morphological changes of the reservoir bed using Multibeam bathymetry in different periods, which are subsequently compared and result in the volume difference (m3) between surveys. To estimate the sedimentation rate in Tn/year, they are complemented with data obtained from sedimentology techniques, in order to calculate the specific weight of sediment and make the conversion from units of volume to units of mass easier.
For the period of study, it was estimated an annual sedimentation rate of 1,613,052 Tn/year in the pilot area. With data that will be collected over the next years, it will be possible to verify areas with a behavior different to the general trend, to gather more information on the sedimentation process of the reservoir and the related dynamics that may allow to enhance knowledge on its complexity, and also to explore other features of the Multibeam system.
It is proven that bathymetric and sedimentometric monitoring is essential based on the original data of a hydroelectric project to guide water resource management planning.
4.1.3.3. Peso específico de los sedimentos acumulados en el embalse
4.1.3.4.
LISTA
DE FIGURAS
Figura 2.1: Zonas de depósito en un embalse .....................................................................32
Figura 2.2: Esquema de sedimentación en embalses y principales problemas acarreados
Figura 2.3: Patrones longitudinales de depósito de sedimentos en embalses......................
Figura 2.4: Propagación de frente de onda esférica
Figura 2.5: Onda acústica propagada a través del medio....................................................
Figura 3.1: Ubicación del embalse de Itaipu 46
Figura 3.2: Ubicación del área piloto ..................................................................................48
Figura 3.3: Flujograma de la estimación de tasasde sedimentación mediante batimetría
Figura 3.4: Flujograma específico del procesamiento de datos...........................................50
Figura 3.5: Embarcación utilizada para el relevamiento batimétrico con Multibeam 52
Figura 3.6: Softwares utilizados durante la colecta y post procesamiento..........................
Figura 3.7: Lecho del canal del embalse en diferentes tramos obtenidos con Multibeam
Figura 3.8: Configuraciones previas y planificación para los relevamientos
Figura 3.9: Levantamiento paralelo a las líneas de costa del embalse................................
Figura 3.10: Principales ventanas habilitadas durante un relevamiento Multibeam
Figura 3.11: Correcciones de nivel, velocidad del sonido, rumbo, velocidad de la embarcación y otros.
Figura 3.12: Etapa de procesamiento de datos Multibeam..................................................
Figura3.13: Ubicación deEstacionesHidrométricas
Figura 3.14: Triángulos
Figura 3.15: Creación de Modelo TIN
Figura 3.16: Generación de curva cota-área-volumen ........................................................
Figura 3.17: Herramienta TIN to TIN
Figura 3.18: Creación de un archivo de diferencia .xyz .
Figura 3.19: Creación de un TIN para el análisis de cambios morfológicos ......................
Figura 3.20: Cálculo de volumen para estimación de erosión o sedimentación neta
Figura 3.21: Formato de reporte de cálculo de volumen.....................................................
Figura 3.22: Extracción de datos Multibeam sobre secciones transversales definidas. ......
Figura 3.23: Modelo de análisis comparativo por secciones transversales ........................65
Figura 3.24: Extracción de datos Multibeam sobre un perfil longitudinal definido 66
Figura 3.25: Modelo de perfil longitudinal (talweg) de la presa Bhakra, India . 67
Figura 3.26: Análisis de cambios morfológicos en 3D . .....................................................67
Figura 4.1: Malla de puntos .xyz obtenida en el relevamiento batimétrico del 2020. 71
Figura 4.2: Superposición de malla de puntos .xyz 2020 vs 2021.....................................72
Figura 4.3: Modelo TIN para los relevamientos batimétricos del 2020 y 2021 72
Figura 4.4: Datos de la curva Cota-Área-Volumen obtenidos con el software Hypack......73
Figura 4.5: Gráfico de la Curva Cota-Área-Volumen.........................................................
74
Figura 4.6: Curva de nivel generada a partir del Modelo TIN de la batimetría 2021. 74
Figura 4.7: Secciones transversales definidas para el monitoreo de cambios morfológicos en el área piloto. 75
Figura4.8: Perfil longitudinal (talweg) para el monitoreodecambios morfológicos en el área piloto....................................................................................................................................77
Figura 4.9: Comparativo de perfil longitudinal (talweg) 2021 vs 2020 en el área piloto del embalse de Itaipu.................................................................................................................78
Figura 4.10: Zoom del comparativo de la zona del delta de sedimentación en el área piloto. .............................................................................................................................................78
Figura 4.11: Archivo exportado en formato .xyz correspondiente a la diferencia de Z (20212020) 79
Figura 4.12: Producto obtenido para el análisis de cambios morfológicos y la dinámica sedimentaria. 80
Figura 4.13: Resultado de cálculo de volumen reportado por el software Hypack.............81
LISTA DE TABLAS
Tabla 2.1: Método de clasificación recomendado por la Unión Geofísica Americana ......24
Tabla 2.2: Factores a tener en cuenta en el análisis de un río 30
Tabla 2.3: Valores iniciales de peso específico aparente para el cálculo de consolidación 42
Tabla 2.4: Valores de K para el cálculo de consolidación ..................................................43
Tabla 3.1: Caracterización del Embalse de Itaipu 47
Tabla 3.2: Características del Sistema Multibeam utilizado para esta investigación..........51
Tabla 3.3: Tipos de embalses en función del régimen de explotación. 68
Tabla 3.4: Valores de K para el cálculo de consolidación ..................................................69
Tabla 3.5: Valores iniciales de peso específico aparente para el cálculo de consolidación.70
Tabla 4.1: Resumen de los cambios morfológicos en las secciones transversales del área piloto....................................................................................................................................76
ACRÓNIMOS
- ANA: Agencia Nacional de Agua
- ANDE: Administración Nacional de Electricidad
- ANEEL: Agencia Nacional de Energía Eléctrica
- CAV: Curva Cota-Área-Volumen o Curva de Almacenamiento
- CMT: Comisión Mixta de Trabajo
- GPS: Global Positioning System
- IHA: Asociación Internacional de Hidroeléctricas
- LIDAR: Light Detection and Ranging
- ONS: Operador de Sistema Eléctrico
- RTK: Real Time Kinematic
- SF: Factor de forma
- TIN: Triangulated Irregular Network
- UHR: Ultra High Resolution
GLOSARIO
- Outliers: valores atípicos estadísticamente significativos en el patrón espacial de los datos.
- Pitch: movimiento hacia adelante-atrás (cabeceo)
- Talweg: línea de menor elevación dentro de un valle o curso de agua
- Yaw: giro alrededor del eje vertical (guiñada)
1.1.ANTECEDENTES
1. INTRODUCCIÓN
Los embalses son volúmenes de agua retenidos en un vaso topográfico natural o artificial mediante intervención del hombre a través de obras hidraúlicas. Se construyen para múltiples propósitos, como el control de inundaciones, el riego, el suministro de agua en las ciudades, la producción de electricidad, la recreación, la navegación, la conservación y el control de la calidad del agua (Ferrari y Collins, 2006)
En todo tipo de embalse, independientemente de su propósito de construcción, existe un problema denominado sedimentación, que es la acumulación gradual de sedimentos entrantes desde la cuenca de captación aguas arriba que conduce a la reducción de la vida útil del embalse. Este fenómeno puede generar grandiosas pérdidas económicas, sociales y ambientales, afectando principalmente la capacidad de almacenamiento del embalse que incide directamente en su vida útil y le impide cumplir con el uso previsto a lo largo del tiempo. Aproximadamente 40,000 grandes embalses en todo el mundo se enfrentan a problemas de sedimentación, y se prevé que su capacidad total de almacenamiento se pierda entre un 0.5 y un 1 % anual (Ninija et al., 2016).
El aporte de sedimentos siempre fue un problema menor para el proyecto hidroeléctrico de Itaipu, situado en la frontera entre Paraguay y Brasil. La misma se posiciona como la mayor productora de energía hidroeléctrica en el mundo, “[ ] con 20 unidades generadoras y 14,000 MW de potencia instalada, suministra aproximadamente el 11% de energía consumida en Brasil y el 88% de la utilizada en Paraguay” (Itaipu Binacional, 2023, ¶ 1).
Un informe anterior llevado a cabo por consultores civiles externos, estimó que el proyecto “tenía una expectativa de vida útil de aproximadamente 300 años, con base en las estimacionesdecaudaly concentracióndesedimentosantesdelaconstruccióndelarepresa” (Norton et al., 1998, p. 3).
Con el transcurrir del tiempo, aparecieron varios factores como la construcción de nuevas represas aguas arriba, la deforestación, erosión causada por el cultivo intensivo y por el embate de las olas predominantemente en la margen derecha, entre otros, los cuales modificaron el aporte de sedimentos estimado anteriormente, causando cambios en la
calidad del agua, biodiversidad y en la capacidad de almacenamiento del lago, además de alterar la vida útil estimada del proyecto hidroeléctrico.
La cuantificación de la tasa de sedimentación del embalse es esencial para una mejor gestión de los recursos hídricos (Foteh et al., 2018). La estimación de la tasa de sedimentación en embalses de generación de energía eléctrica es esencial para la simulación de la operación de un embalse, ya que permite evaluar la colmatación de sedimentos a lo largo del embalse y determinar su vida útil. Adicionalmente, puede brindar informaciones necesarias para la elaboración y ejecución de medidas preventivas para el control de la sedimentación y otros estudios de seguridad de presa.
Se han realizado estudios para determinar el volumen actual de los embalses operativos, así como las previsiones de su vida útil. Generalmente, estos estudios se basan en modelos simplificados debido a la insuficiencia de datos para realizar un estudio más complejo y preciso. Según Maia (2006), con los avances tecnológicos y una mayor capacidad de procesamiento de los computadores, los nuevos modelos permiten incluir el proceso de deposición de sedimentos, introduciendo como datos de entrada la tasa de sedimentación.
Los métodos convencionales para la estimación de sedimentos depositados incluyen su cuantificación directa mediante levantamientos batimétricos o mediciones indirectas empleando registros de flujo de entrada y salida del embalse. Los métodos más innovadores y actualizados involucran a los sensores remotos, que están siendo utilizados para los estudios de sedimentación con la limitación de ser aplicados para embalses de pequeñas dimensiones o cuya profundidad promedio no es significativa.
En el Paraguay, el consumo de electricidad en la estructura del consumo final total de energía ha registrado un incremento en los últimos años. En el año 2004, la electricidad participó del 10.2 % del consumo final total, mientras que en el año 2020 esta participación se elevó al 19 % (Vice Ministerio de Minas y Energías, 2021). Casi el 100 % de la energía eléctrica generada en Paraguay es producida en tres centrales hidroeléctricas, dos de ellas binacionales (Itaipu, entre Paraguay y Brasil, y Yacyreta, entre Paraguay y Argentina), mientras quelacentral hidroeléctricade Acaray es manejadaporlaAdministración Nacional de Electricidad (ANDE). Paraguay también cuenta con el embalse de Yguazu, una presa de acumulación de agua no maquinizada que se utiliza cuando se necesita suministrar agua a la represa de Acaray.
Estainvestigaciónpermitiráestimarlatasadesedimentaciónapartirdedatosempíricos. Además, aportará información imprescindible para actualizar el cálculo de vida útil del embalse y se identificarán las áreas más afectadas por la sedimentación, donde los esfuerzos de manejo y conservación del suelo deben ser atendidos.
1.2.OBJETIVOS
1.2.1. Objetivo General
Estimar la tasa de sedimentación anual en el área piloto del embalse Itaipu (Paraguay, Brasil), período 2020-2021.
1.2.2. Objetivos Específicos
• Analizar los cambios morfológicos del lecho, obtenidos mediante levantamientos batimétricos del área piloto del embalse Itaipu (Paraguay, Brasil).
• Calcular la tasa de sedimentación efectiva anual del área piloto del embalse de Itaipu (Paraguay, Brasil) con batimetría.
• Actualizar la curva de almacenamiento del área piloto según la información proporcionada por las batimetrías.
• Predecir la tasa de sedimentación anual del área piloto del embalse Itaipu para períodos futuros mediante batimetrías
1.3. PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN
• ¿Cuáles son los cambios morfológicos del lecho del embalse de Itaipu que se han producido en el período 2020-2021?
• ¿Cuál sería la técnica para calcular la tasa de sedimentación del área piloto?
• ¿Cuales serían los resultados de la actualización de la curva de almacenamiento del área piloto, utilizando datos batimétricos?
• ¿Cuáles son las posibilidades de predecir la tasa de sedimentación del área piloto para el futuro, mediante datos batimétricos?
1.4. HIPÓTESIS
La batimetría es una técnica efectiva para la estimación de tasa de sedimentación de un embalse, debido a la precisión y posibilidad de proporcionar un conocimiento concreto y completo de la profundidad y morfología del lecho.
1.5. JUSTIFICACIÓN
En todo embalse, el proceso de sedimentación siempre genera una pérdida gradual de capacidad de almacenamiento útil del embalse como principal efecto (Yang, 2006), además delareduccióndelpotencialdegeneracióndeenergía,efectosnocivosenlazonaembalsada, cambios en la calidad del agua y/o diversos efectos ecológicos.
Por tanto, los estudios sedimentológicos deben estar siempre presentes tanto en la fase de planificación como en la fase de operación. Ignorar el problema es correr un riesgo innecesario(Carvalho et al., 2003).Los estudios serán de gran utilidadparatomardecisiones para reducir los efectos mediante el control preventivo o correctivo de sedimentos.
La estimación de la tasa de sedimentación en el embalse de Itaipu es esencial para la simulación de la operación de la represa, ya que esta es la base para procesos como el cálculo de caudal afluente, para los estudios de seguridad de presa y estimación de vida útil del embalse. En Itaipu, el proceso de sedimentación parecía ser un problema menor durante la planificación del proyecto, con una proyección de 300 años de vida útil (Norton et al., 1998)
Décadas posteriores, a causa de las actividades antropogénicas, se estimó que esta proyección sufrió una reducción, lo que aceleró la toma de decisión de implementar métodos para determinar el aporte de sedimentos en el embalse, de manera a ir actualizando la estimación de vida útil del mismo e identificar las áreas más afectadas donde los esfuerzos de manejo y conservación del suelo deben ser intensificados.
Según Carvalho et al., (2003), la evaluación de la sedimentación del embalse requiere medir la carga sólida que fluye hacia la presa y su variación en el tiempo. Se debe calcular el tiempo total de sedimentación del embalse, el tiempo de sedimentación hasta el punto de toma de agua (vida útil), alturas de depósitos al pie de la presa para diferentes épocas, la distribución de sedimentos en el embalse para estos mismos tiempos con trazado de las curvas cota x área x volumen, para obtener el porcentaje de colmatación del embalse y reducción de su capacidad.
Hasta la fecha, el embalse solo cuenta con una curva de almacenamiento obtenida con estudios realizados en el año 1972, la cual es utilizada como referencia para los cálculos operativos. Si bien en la década del 2000 se realizaron estudios, en los cuales se propusieron nuevas formulaciones matemáticas, no se ha realizado una actualización de la curva por medio de mediciones in situ luego del llenado del embalse.
Por este motivo y entendiendo el rol estratégico que Itaipu cumple en la región, esta investigación presenta una metodología más precisa que engloba los requerimientos mencionados por Carvalho et al. (2003). Permite estimar la tasa de sedimentación en un área piloto y posteriormente replicarla en la actualización de la curva de almacenamiento de todo el embalse. Adicionalmente, aportará información vital para la revisión de los cálculos de vida útil del embalse e identificará las áreas más afectadas por la sedimentación.
Por último, debido a la escasa información referente al tema en Paraguay, esta investigación dejará un antecedente que puede acrecentar la literatura para realizar otros trabajos similares. Si se tiene en cuenta que Itaipu es la mayor productora de energía hidroeléctrica del mundo, cualquier estudio que se realice sobre ella servirá de ejemplo para otros embalses ya existentes o, inclusive, para proyectos futuros.
1.6. ALCANCE
Se espera que esta investigación aporte una visión más amplia acerca de las aplicaciones y beneficios resultantes del empleo de nuevas tecnologías, como Ecosonda Multibeam, GPS (Global Position System) de alta precisión, sensores de movimiento para la corrección de los movimientos de navegación, software gestor de información geoespacial) y metodologías aplicadas a estudios de monitoreo de sedimentación en embalses. Este estudio está encaminado a estimar la tasa de sedimentación en un área piloto del embalse, con lo que se logrará brindar información precisa para el cálculo de su vida útil e identificará la dinámica sedimentaria para determinar las acciones, esfuerzos de manejo y conservación del suelo.
En el área piloto del embalse de Itaipu, frontera entre la ciudad de Salto del Guairá (Paraguay) y Guaíra (Brasil), el área de estudio es equivalente a 0.6 ha. Al finalizar esta investigación se analiza la aplicabilidad de réplica de esta metodología a lo largo de todo el embalse.
Con esta investigación, la beneficiada será la Itaipu Binacional ya que, con los datos aportados poresta investigación, dispondrá de uninsumoesencial parala tomadedecisiones relacionada con la vida útil de la represa y la generación de energía. Los organismos gurbernamentales y no gubernamentales también serán beneficiados, ya que la entidad podrá identificar las zonas más vulnerables al fenómeno de sedimentación y que esos organismos puedan enfocar esfuerzos para el manejo correcto y conservación del suelo, como también controles sobre la deforestación y otros factores antrópicos que afectan negativamente a este fenómeno.
La metodología aplicada en este trabajo podrá ser consultada por profesionales, estudiantes y personas relacionadas al ambito de las ciencias geoespaciales, sedimentología, hidrología, ciencias ambientales entre otras, a través de consultas formales a la entidad y las publicaciones en foros, conferencias, congresos, seminarios, simposios y otras actividades científicas y educativas.
Adicionalmente, esta investigación ayudará a enriquecer el conocimiento relacionado a la aplicación de nuevas tecnologías para el monitoreo de sedimentos, ampliar la literatura del tema en cuestión, incrementar el número de estudios de investigación científica en esta área y motivar a la nueva generación de estudiantes en Paraguay a ingresar en esta área de investigación, ya que actualmente se cuenta con escasa o nula información sobre el tema.
2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. EMBALSES
Los embalses son volúmenes de agua retenidos en un vaso topográfico natural o artificial mediante la aplicación de obras hidráulicas (Guevara, 2000). Se construyen para múltiples propósitos, como el control de inundaciones, el riego, el suministro de agua en las ciudades, la producción de electricidad, la recreación, la navegación, la conservación y el control de la calidad del agua (Ferrari y Collins, 2006)
La construcción de embalses data de hace 3,000 años en la Media Luna fértil, pero la construcción de grandes represas para obtener energía eléctrica se inició con la Revolución Industrial. Las primeras que incorporaron una central de energía eléctrica se construyeron a finales del siglo XIX en Europa Occidental y en Estados Unidos (López-Pujol y Ponseti, 2008)
Lacapacidaddeunembalseesdecisivaycríticaparadefinirelusodelaguaalmacenada; sin embargo, los problemas de sedimentación reducen la vida útil, llámese a esto el período durante el cual el embalse puede ser operadopara supropósitooriginal (Morrisy Fan,1998)
Los estudios sobre embalses se orientan a medir su área y capacidad, siendo la deposición de sedimentos y la erosión las principales causas de cambios en la capacidad de almacenamiento de agua (Ferrari y Collins, 2006).
Todo embalse, independientemente de su finalidad y característica de operación, está expuesto al proceso de sedimentación, ya que funcionan como grandes cuencas de retención de sedimentos. Esto propicia condiciones favorables a la deposición de materiales sólidos transportados por el curso de agua o proveniente por la escorrentía superficial de la cuenca hidrográfica, debido a la reducción de la velocidad deflujo del agua y del ensanchamiento de la sección transversal (Albertin et al., 2010).
Teniendo en cuenta esta situación, el estudio sedimentológico es primordial para garantizar el planeamiento y la ejecución de acciones que lleven a la reducción o mitigación de los efectos de sedimentación en los reservatorios y aguas abajo de estos. Hay evidencia de que los técnicos en recursos hídricos deben considerar el aspecto sedimentológico, intentando tener mayor conocimiento de todas las fases de estudios relacionadas (Carvalho, 2008)
Las pérdidas económicas y del medio ambiente debido a la acumulación de sedimentos en los embalses pueden ser enormes y de dificil mitigación, pudiendo inclusive hasta ser imposible de remediarlos, particularmente en regiones áridas y semiáridas con gran producción de sedimentos (ICOLD, 1989).
2.2. SEDIMENTOS
Los sedimentos son partículas de suelo y roca de una cuenca, las cuales son desprendidas, arrastradas y transportadas por una corriente de agua o por el viento (Maza y García, 1996).
Basile (2018) define a los sedimentos aluviales como partículas minerales y/o fragmentos de roca parental, que han sido erosionadas, transportadas y depositadas por el flujo hídrico.
Semánticamente hablando, el témino sedimento se refiere a partículas depositadas. Varias definiciones de sedimento son descriptas en Hidrosedimentología Práctica de Carvalho (2008); la primera define al sedimento como una partícula de roca, o de materiales biológicos, que puede ser transportada por un fluído. También se lo define como una partícula derivada de la fragmentación de las rocas, por proceso físico o químico, la cual es transportada por el agua o por el viento desde el lugar de orígen a ríos y a los lugares de depósito. Otra definición considera sedimento al material sólido suspendido en agua o depositado en el lecho.
La Asociación Internacional de Hidroeléctricas (IHA) define al sedimento como material sólido que erosiona y deposita en una nueva ubicación (IHA, 2019). Este material puede ser rocas, minerales, restos de plantas o animales, con un tamaño que puede variar desde partículas de limo y arcilla, hasta una roca. Para comprender mejor esta definición, el proceso de erosión es considerado como la remoción y transporte de material sólido por la acción del agua o el viento.
Los cauces hídricos naturalmente erosionan, transportan y finalmente depositan sedimentos. Las características de los depósitos dependen de la naturaleza del agente de transporte. En el caso de los de los ríos y/o embalses, el material se deposita cuando el movimiento en el medio se reduce por debajo de la velocidad de deposición de la carga
2.2.1.
Fuente de sedimentos
Según Maza y García (1996), debido a la influencia del hombre, las fuentes de sedimentos se pueden clasificar en dos grupos:
• Naturales: Los vientos son una de las principales fuentes de generación de sedimentos, transportan las partículas y se depositan finalmente en los cauces hídricos. Otra fuente importante son las lluvias, consideradas como creadoras de sedimentos porque, al impactar con el terreno, mueven y arrastran partículas de suelo y rocas a los cauces hídricos.
• Artificiales: la deforestación causada por el hombre para la aplicación de cultivos o desarrollo urbano/industrial, implica que los terrenos queden desprotegidos y la exposición a la erosión sea más intensa.
Las caracteristicas propias de un cauce hídrico no son constantes; parámetros como el caudal, el perfil longitudinal, secciones transversales y la rugosidad no son fijos, lo que dificulta que los cálculos de hidraúlica y sedimentación sean completamente precisos (Carrera, 2013).
Los sedimentos transportados en un río se denominan “carga de sedimentos”, y el volumen o la masa medidos de la carga se denominan “tasa de sedimentación” (en toneladas o m3 por año). La carga total de sedimentos se clasifica en:
• Carga de lecho, que consiste en partículas gruesas ubicadas en el lecho de un río, y es empujada por el agua que fluye para que ruede, se deslice o salte.
• Cargasuspendida,queconsisteenlaspartículasquesehansuspendidoenel agua. La carga suspendida normalmente consiste en partículas de sedimento más finas que son lo suficientemente ligeras para que la turbulencia del agua pueda mantenerlos en suspensión. Cuanto mayor sea la turbulencia, mayor será la masa de sedimentos que se pueden suspender.
• Carga de lavado, que consiste en partículas que permanecen en suspensión y generalmente consiste en partículas muy finas, como partículas de arcilla o limo, con tamaños que no se encuentran en el material del lecho del río (IHA, 2019, p. 19)
2.2.2. Características de los sedimentos
Como lo menciona Carrera (2013), los sedimentos se clasifican en partículas cohesivas y no cohesivas. Las primeras son las que se encuentran adheridas unas otras, ofreciendo una resistencia adicional para el transporte, a esta se lo conoce como fuerza de cohesión, y esta fuerza es mayor a su propio peso, ya que se consideran partículas de granos muy finos. Las no cohesivas carece de fuerza de cohesión, por ende la única fuerza que genera resistencia es su propio peso.
Las principales características que definen a un sedimento no cohesivo son: forma, tamaño, densidad, peso específico y velocidad de deposición.
2.2.2.1.Tamaño
El tamaño es el parámetro más importante que describe el comportamiento de los sedimentos en el agua (Morris y Fan, 1998) y varía desde plaquetas de arcillas hasta canto rodados. El término “grueso” normalmente incluye a arena y granos más grandes, mientras que “fino” se refiere a limos y arcillas.
Existen varios sistemas de clasificación de tamaños para los granos de sedimentos, entre ellos se pueden citar el sistema americano, ruso, francés, británico y alemán. En la Tabla 2 1, se presenta el método de clasificación recomendado por la Unión Geofísica Americana.
Tabla 2.1: Método de clasificación recomendado por la Unión Geofísica Americana (Morris y Fan, 1998)
Clasificación por tamaño
Boulders:
2.2.2.2.Forma
de la partícula
El parámetro de la forma de la partícula es muy importante porque influye en el movimiento de las mismas cuando caen o se desplazan en un cauce (Maza y García, 1996)
Describe el aspecto de la partícula independientemente de su tamaño, densidad o composición mineralógica.
Según Carrera (2013), una manera de definir la forma de una partícula de sedimento es por medio de la redondez, la esfericidad y el factor de forma.
La redondez se define como la relación entre el radio promedio de las esquinas y bordes deunapartículay el radio deuncírculo inscritoen el áreamáximaproyectadadelapartícula.
La esfericidad es la relación entre el área superficial de una esfera de volumen equivalente al de la partícula y el área superficial de la partícula. =
Ecuación 01 (Carrera, 2013)
= Esfericidad
a= Arista más larga
b= Arista de longitud intermedia
c= Arista más corta
El factor de forma (SF) es una expresión de la “esfericidad” de una partícula y se puede calcular a partir de las longitudes relativas de los ejes de partícula más largo (a), intermedio (b) y más corto (c) :
Ecuación 02 (Carrera, 2013)
El factor de forma de una esfera es de 1.0 y el de las arenas naturales suele ser de alrededor de 0.7 (Comité Interinstitucional, 1957 apud Carrera, 2013)).
2.2.2.3.Densidad
La densidad de masa de una partícula sólida es la masa (M) por unidad de volumen (V) y se expresa en unidades de g/cm3 o kg/m3
=
Ecuación 03 (Carrera, 2013)
2.2.2.4.Peso específico
El peso específico de las partículas sólidas () es el peso de la partícula (P) por unidad de volumen (V), o su equivalente al producto de la densidad () y la gravedad (g) expresados en unidades de kg/(m2*s2 ) o N/m3
Ecuación 04 (Carrera, 2013)
2.2.2.5.Velocidad de deposición
Según Crespo (2015), esta es la característica más importante de todas, pues afecta a la capacidad de arrastre del cauce hídrico y condiciona la morfología del lecho.
Ecuación 05 (Carrera, 2013)
Donde:
• Wo: velocidad de deposición
• g: aceleración de la gravedad
• ds: diámetro del sedimento
• µ: viscosidad del fluido
• ρ: densidad del fluido
• s: densidad relativa.
2.3.
SEDIMENTACIÓN EN EMBALSES HIDROELÉCTRICOS
La generación de energía hidroeléctrica otorga grandes beneficios por ser una fuente sustentable de generación de energía, aporta una cantidad mínima de emisiones de CO2 y además permite establecer planes de generación a largo plazo (Becerra Murcia, 2018). Sin embargo, uno de los retos a los que se enfrentan los operadores de centrales hidroeléctricas es el fenómeno denominado “sedimentación”.
La sedimentación es un proceso de deposición natural y continuo responsable de disminuir la vida útil de un embalse (Yang, 2006). Corresponde a la acumulación gradual de sedimentos entrantes desde la cuenca de captación aguas arriba que conduce a la reducción de la capacidad de almacenamiento útil del embalse. La sedimentación en un embalse es
consecuencia de la alteración de las condiciones hidráulicas, como a su vez los equilibrios sedimentológicos que actúan sobre los procesos de transporte de sedimentos en suspensión y de arrastre de fondo sedimentos (Lecaros, 2011). En el mundo se ha establecido a nivel general que los embalses pierden anualmente el 1% de su volumen de almacenamiento debido a la deposición de sedimentos (Atkinson, 1997 apud Zenteno Gareca, 2018). Por lo tanto, es fundamental su estimación o cuantificación.
La estimación de la tasa de sedimentación del embalse es esencial para una mejor gestión delos recursoshídricos (Foteh et al., 2018) Además de conocer esta tasa,se requiere el conocimiento del patrón de deposición de los sedimentos, de manera a predecir los posibles cambios o deterioros, la vida útil del emprendimiento y los tipos de estrategias para mitigar este fenómeno (Morris y Fan, 1998).
Este fenómeno disminuye la capacidad de almacenamiento de un embalse, lo que aumenta la influencia del remanso aguas arriba y la velocidad del flujo del agua, hasta el punto en cual el transporte de sedimentos que llega al embalse supera a la escorrentía. La consecuencia de este proceso es la improductividad del embalse para fines hidroeléctricos, estoseevidenciaconlallegadadesedimentosalatomadeaguayporelflujodeestematerial en la generación de energía, hasta que el cúmulo de sedimentos aumenta y se produce la obstrucción total (França, 2019)
La sedimentación, consistente en la deposición de sedimentos, incide directamente sobre el costo de la inversión inicial del proyecto hidroeléctrico, ya que al avanzar este fenómeno se requiere de mayores alturas de presa para almacenar espacios muertos destinados a la conmutación, dado que se dificulta la remoción de estos por el elevado costo que implicaría este procedimiento.
Generalmente, el fenómeno de sedimentación en un embalse recibe poca o nula importancia hasta que la capacidad de almacenamiento del embalse se ha reducido significativamente o la operación del embalse y/o área circundante se ven afectadas. La formacióndeldeltapuedecausarproblemaslocalesantesdequeladeposicióndesedimentos reduzca significativamente la capacidad del embalse. Como lo menciona Yang (2006), estos podrían ser el aumento de la elevación del nivel de inundación y del nivel freático, la sedimentación de las estructuras debombeoy toma,el bloqueo delos pasajes denavegación, entre otras. Una vez en la represa, los sedimentos liberados tienen impactos negativos aguas abajo; el agua limpia que fluye río abajo tiene un mayor poder para erosionar las riberas y
lechos de los ríos, ya que la carga sólida en la corriente es menor que el valor de saturación, debido al desequilibrio causado por la remoción de la carga natural de sedimentos en la escorrentía (Carvalho, 1994). Asimismo, se dan otros impactos en las pesquerías fluviales y los sistemas distribución de agua para consumo.
Albertin et al. (2010) también destacan que algunos de los problemas operacionales ligados alasedimentación podríanser:deterioro decomponentes, tubos y álabes deturbinas, problemas mecánicos en las maniobras de cerraduras y portones, dificultad o impedimento de extracción de agua por la estructura de toma de agua o ahogamiento de lugares de desove, alimentación y refugio para peces.
Factores que pueden interferir con el proceso de sedimentación son la cantidad e intensidaddelluvia,tipodesueloyformacióngeológica,coberturadevegetación,ocupación y uso del suelo, topografía y características fisiográficas de la red de drenaje.
Carvalho (1994) señala que con el aumento población en todo el planeta, la acción humana para la ocupación y uso de la tierra ha sido uno de los factores más incidentes en el incremento de la erosión y transporte de sedimentos en los ríos.
El estudio de los procesos asociados a la sedimentación en embalses se ha abordado por diversos métodos de origen empírico, estadístico y de modelación numérica.
2.4. PATRONES DE DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
Las corrientes de agua poseen un comportamiento complejo y sobretodo dinámico. La cuenca, la geología, el clima, la vegetación y otros factores influyen en forma determinante en su comportamiento. El sistema fluvial es solamente una parte del sistema e incluye zonas de producción de sedimentos, de transporte y finalmente unas de depositación (Suarez, 2001).
Normalmente, los cursos de aguas poseen un equilibrio con relación a los sedimentos, el cual es modificado a partir del área de remanso del embalse formada por la construcción de la presa.
Según Ferrari y Collins (2006, p. 982), el proceso de sedimentación en los embalses sigue el patrón básico que se describe a continuación: los sedimentos más gruesos se asientan primero en el área del embalse aguas arriba a medida que disminuyen las velocidades de entrada del río, formando un delta. La
deposición continúa aguas abajo, y la gradación del sedimento se vuelve más fina a medida que la deposición avanza hacia la presa, hasta que el sedimento entrante se deposita a lo largo del embalse. Algunos de los sedimentos finos que ingresan (limos y arcillas) generalmente permanecen en suspensión y pueden descargarse a través de las salidas de la presa. A medida que los sedimentos se depositan cerca de las salidas de la presa, eventualmente se descargarán río abajo a medida que se realicen descargas desde la presa
Varios factores influyen en la deposición de sedimentos, entre los principales se puede mencionar: cantidad de sedimentos provenientes de los afluentes, eficiencia de retención de sedimentos en el embalse, densidad de depósitos y volumen de sedimentos depositados. En la Tabla 2.2 se mencionan factores a tener en cuenta en el análisis de un río. En tanto, en el transporte de sedimentos los factores que contribuyen son: cantidad, duración e intensidad de las lluvias, tipo de suelo y formación geológica, cobertura y uso de suelo, topografía, erosión de la tierra, escorrentía superficial, características de los sedimentos y condiciones morfológicas del canal (Braga, 2005)
Tabla 2.2: Factores a tener en cuenta en el análisis de un río (Smith y Winkley, 1996)
FACTOR VARIABLE
TIEMPO
GEOLOGÍA
SUELOS
HIDROLOGÍA
COBERTURA
VEGETAL
TOPOGRAFÍA
Historia geológica. Tiempo moderno. Tiempo reciente. Tiempo futuro de análisis
Tipo, gradación y peso específico. Distribución de los diferentes tipos de suelo en la cuenca. Composición química de las partículas. Cohesión y fricción. Resistencia a la alteración física y química. Grado de densificación. Permeabilidad - infiltración. Erosionabilidad.
Lluvias anuales - mensuales - diarias - horarias. Intensidades máximas de aguaceros. Magnitud - Intensidad y duración de las lluvias. Caudales. Tipo y forma de hidrograma.
Tipo de vegetación. % de cobertura vegetal y su distribución. Prácticas de cultivos. Modificaciones de la cobertura por acción antrópica.
Topografía, pendiente, morfología de la cuenca. Perfil longitudinal del río. Morfología en planta, tipo de rio (semi recto, sinuoso trenzado, meándrico). Sinuosidad, radios de curvatura, ancho de divagación, distancia entre meandros. Distancia entre barras o islas, alineamiento general, sección, forma, ancho, profundidad, fondo, formas del fondo, formas de dunas o barras, rápidos y fosas.
HIDRÁULICA
SEDIMENTOS
ALTERACIONES DE ORIGEN
ANTRÓPICO
Pendiente del flujo. Rugosidad del fondo del cauce. Velocidad. Distribución de velocidades. Radio hidráulico. Fuerza tractiva. Resistencia al flujo. Poder de la corriente
Disponibilidad y localización de sedimentos. Granulometría de la carga de fondo. Granulometría de partículas en suspensión. Velocidad de caída. Mecánica del transporte.
Sitios, volúmenes y procedimientos de explotación de materiales en el cauce y riberas. Localización y características de estructuras en el río (puentes, etc.). Estructuras de orilla. Canales de riego. Presas. Localización de asentamientos humanos. Rectificación del cauce.
Hauer et al. (2018) estipulan que uno de los principales desafíos económicos, técnicos y ecológicos de la gestión de la energía hidroeléctrica es la deposición y el tratamiento de sedimentos en las cuencas, los cuales generan la disminución del volumen de almacenamiento y la pérdida de producción de energía.
La disminución del volumen de almacenamiento del embalse es solo uno de los cambios causados por la sedimentación. Los cambios que se producen pueden ser por causas físicas e impactos biológicos (Bruk, 1985), como el cambio en el caudal del río, cambios morfológicos en el canal, como también en la zona de influencia del embalse y un cambio significativo en las condiciones de transporte de sedimentos en suspensión.
Este desequilibrio afecta tanto aguas arriba como abajo de la presa. Muchos problemas debido a los sedimentos depositados pueden ocurrir mucho antes que los más severos debido a la gran pérdida de capacidad del lago. Esto es cierto tanto para reservorios pequeños como grandes.
Como se menciona en el manual de Morris y Fan (1998, p.10.1), las zonas de sedimentación representadas en un corte longitudinal de un embalse pueden dividirse en tres zonas principales denominadas de la siguiente manera: topset, foreset y bottomset bed (Figura 2.1). Los primeros corresponden a depósitos deltaicos de sedimentos de rápida sedimentación. El límite aguas abajo del lecho superior corresponde al límite aguas abajo del transporte del material del lecho en el embalse. Los depósitos foreset representan la cara del delta que avanza hacia la presa y se diferencian de los lechos topset por un aumento en la pendiente y una disminución en el tamaño del grano. Los lechos de fondo consisten en sedimentos finos que se depositan más allá del delta por corrientes de turbidez o flujo no estratificado y pueden incluir materia orgánica autóctona producida por algas o plantas acuáticas dentro del embalse.
Figura 2 1: Zonas de depósito en un embalse (Morris y Fan, 1998)
Otra clasificación importante es la que presenta Carvalho (2008), quien menciona que lasedimentación aguasarribadeunembalsepuedeserclasificadacomodepósitoderemanso (backwater deposit) y la sedimentación que ocurre a lo largo del embalse pueden ser clasificadas como deltas, depósitos de márgenes (overbank) y depósito de lecho (bottom-set deposit).
Además de la clasificación de las zonas de sedimentación, para el estudio del proceso de sedimentación se tiene en cuenta la geometría o forma de la deposición. Los patrones de deposición longitudinal (Figura 2 2) varían de un embalse a otro de acuerdo a la influencia de la geometría del lago, el tamaño de los sedimentos, la descarga sólida ingresante y la operación de la presa. Morris y Fan (1998, p. 10.3) clasifican a la deposición en cuatro tipos básicos de patrones según las características del sedimento ingresante y la operación de la presa, y describen de la siguiente manera (Figura 2.3).
• Delta: contienen la fracción más gruesa de la carga de sedimentos, que se deposita rápidamente en la entrada del embalse. Puede consistir en su totalidad de sedimentos gruesos (d>0.062 mm) o contener una fracción de sedimentos más finos, como limo.
• En forma de cuña: son más gruesos en la presa y se vuelven más finos aguas arriba. Estepatróngeneralmente es causado por el transportedesedimentos finos alapresa por las corrientes de turbidez. Se encuentran en embalses pequeños con una gran afluencia de sedimentos finos, y en embalses grandes que operan a bajo nivel de
agua durante inundaciones, lo que hace que la mayoría de los sedimentos se lleven a las cercanías de la presa.
• Decrecientes: ocurren cuando los depósitos se vuelven progresivamente más finas al moverse hacia la presa. Este es un patrón común en embalses largos que normalmente se mantienen un nivel alto del lago y refleja la deposición progresiva de finos del agua que se mueve hacia la presa.
• Uniformes: aunque son inusuales, pueden ocurrir en embalses estrechos con fluctuaciones frecuentes del nivel del agua y pequeña carga de sedimento fino.
2.2: Esquema de sedimentación en embalses y principales problemas acarreados (Carvalho, 1994).
Figura
Figura 2 3: Patrones longitudinales de depósito de sedimentos en embalses (Morris y Fan, 1998)
La sedimentación en un embalse provoca un aumento del nivel del agua proporcional al volumen ocupado por los sedimentos (Braga, 2005). En estos casos, circula más agua por el vertedero, lo que requerirá mayor tiempo de funcionamiento de las turbinas para generar energía y aprovechar el agua cuando exista una mayor demanda de producción; en caso contrario, se desperdiciará agua al no poder generar la energía prevista inicialmente.
2.5. ALTERNATIVAS PARA EL MONITOREO DEL PROCESO DE SEDIMENTACIÓN
Los problemas asociados a la erosión, el transporte y la deposición de sedimentos en los cauces hídricos corresponden a un proceso natural que persiste a través de las edades geológicas (Ganasri y Ramesh, 2016). En cuencas de embalses de gran magnitud, el aporte de sedimentos sufre cambios con el paso del tiempo de operación, especialmente por las actividades antrópicas como la deforestación, el uso no controlado de suelo, el aumento de la población y también por la construcción de embalses aguas arriba para sus diferentes usos. Por lo que el monitoreo de dichos procesos se vuelve transcendente. La disponibilidad y calidad de los datos requeridos para estimar la tasa de sedimentación es un verdadero desafío en cuencas hidrográficas de gran escala.
Algunos autores mencionan que existen diferentes metodologías para monitorear el fenómeno de sedimentación en un embalse. Cada una de estas metodologías tiene ventajas o desventajas y su selección depende de las condiciones específicas del embalse y de los
recursos disponibles para realizar el estudio (Sanz Montero, 2002; Avendaño Salas et al., 1995):
• Análisis de cambios morfológicos del lecho del embalse: Esta metodología implica la medición de la elevación del fondo del embalse en diferentes momentos a través de la utilización de técnicas de batimetría. Luego, se comparan las diferencias en la elevación del fondo del embalse entre los diferentes momentos para determinar la tasa de sedimentación. Esta técnica es una de las más utilizadas.
• Análisisdelaconcentracióndesedimentos (hidrosedimentología):Estametodología implica la medición de la concentración de sedimentos en el agua del embalse. Luego, se utiliza esta información para calcular la cantidad de sedimentos que se depositan en el fondo del embalse en un período de tiempo determinado y, por lo tanto, la tasa de sedimentación. Esta técnica es menos precisa que la anterior, pero es útil para estimar la tasa de sedimentación en grandes áreas.
• Modelos matemáticos: Esta metodología implica la utilización de modelos matemáticos para estimar la tasa de sedimentación. Estos modelos pueden ser de diferentes tipos, como modelos hidrológicos, modelos sedimentológicos, modelos de transporte de sedimentos, entre otros. Los modelos matemáticos pueden ser muy precisos si se utilizan adecuadamente, pero requieren datos de entrada precisos y fiables para ser útiles.
2.6. EXPLORACIÓN SUBACUÁTICA
Durante mucho tiempo, la descripción de la topografía y la reconstitución de los fenómenos geológicos se restringieron a la geografía terrestre, y la morfología del fondo marino era desconocida (Dierssen y Theberge, 2014). Según Michaud et al. (2009), recién durante el siglo XX se empezó a desarrollar vertiginosamente el estudio de las áreas sumergidas, que representan más de 72 % de la superficie de la Tierra.
Las primeras técnicas para medir las profundidades del fondo acuático incluían el uso del escandallo, que consistía en un peso (plomada) amarrado a una cuerda graduada, la cual se dejaba caer de la embarcación hasta tocar el fondo para después leer la profundidad, de acuerdo con la marca correspondiente en la cuerda (Michaud et al., 2009).
Desde el siglo XVII existía la idea de utilizar el eco para medir distancias en el agua, pero no fue hasta finales del siglo XIX que empezaron a aplicarse métodos acústicos para el estudio subacuático (Dierssen y Theberge, 2014)
2.6.1. Métodos acústicos para la exploración e investigación de la morfología del lecho de cauces hídricos
Según França (2019), los métodos acústicos son aplicados para diveros usos en la exploración de fondo de ríos, lagos y oceanos, ya que, de todas las formas de radiación conocidas, el sonido es la que se propaga a una mayor distancia en un ambiente acuático.
Tomando como referencia el trabajo de Colladon y Sturm, 1827 (apud Souza, 2006) que determinó de forma experimental la velocidad del sonido en el agua, se establecieron los fundamentos de los sistemas conocidos actualmente como sondajes acústicos, que permitieron la creación de los métodos de investigación sustitutos de las mediciones puntuales tradicionales de espesor de la columna de agua.
A inicios del siglo XX, se empezó a utilizar un instrumento que aplicaba el Principio Doppler para obtener las medidas de las profundidades, al cual se lo denominó ecosonda. El mismo mideel tiempo transcurrido entre el momento enque lasondas acústicas son emitidas desde un transductor hasta que su eco es registrado después de reflejarse en el fondo subacuático. Posteriormente, la información de los tiempos se transforma en profundidad (distancia) teniendo en cuenta una velocidad promedio de propagación del sonido en el agua (Michaud et al., 2009).
Según Gerges (1992), durante la propagación del sonido en el agua ocurren cambios en la velocidad de las partículas del medio, dependiente de la salinidad, presión y temperatura. Durante esta propagación se produce una disminución del nivel de presión sonora debido a dos mecanismos: la pérdida de energía debida a la absorción provocada por el medio (pérdida por atenuación) y la pérdida geométrica, debida a la conservación de la energía contenida en un frente de onda expansiva.
La pérdida geométrica está asociada a la energía de la onda que se distribuye uniformemente a lo largo de un área esférica alrededor de la fuente de emisión del sonido (Figura 2 4) A medida que el frente de onda se aleja del centro, el área de la esfera aumenta, sin embargo, la energía contenida en ella se mantiene constante, lo que obliga a la energía a extenderseporáreas más grandes y,porlo tanto,disminuyelaintensidaddel sonido (Ristow, 2015).
Figura 2.4: Propagación de frente de onda esférica (Ristow, 2015)
La atenuación por absorción de las ondas sonoras está relacionada directamente con su frecuencia: las frecuencias altas se atenúan rápidamente, mientras que las frecuencias bajas se pueden propagar mayor distancia sin sufrir una atenuación significativa (L-3 Communications SeaBeam Instruments, 2000).
Aunque la energía acústica se propaga a través de largas distancias en el agua, se refleja y refracta fácilmente cuando se encuentran rocas o sedimentos en su trayecto ( Figura 2 5) El paso del pulso sonoro entre diferentes medios provoca la transferencia de parte de su energía al nuevo material.
Según França (2019), esta cantidad de energía que se transmite depende de dos factores principales: el cambio de impedancia acústica y la rugosidad del nuevo material. Parte de la energía que no se transmite al medio regresa al medio acuático generalmente en la dirección de incidencia del oleaje, mientras que el resto de la energía se dispersa en diferentes direcciones.
Figura 2 5: Onda acústica propagada a través del medio (França, 2019)
La energía que se refleja y el efecto de retrodispersión dependen de las características del material, del medio y del ángulo de incidencia de la onda acústica. La energía que no se transmite al medio en la superficie del fondo se llama eco y mantiene la frecuencia de su onda original (L-3 Communications SeaBeam Instruments, 2000)
2.6.1.1. Batimetría en Embalses
La ciencia de medir y graficar las profundidades para determinar la topografía del lecho marino y otros cuerpos de agua se conoce como batimetría (Kearns y Breman, 2010).
A diferencia de un relevamiento taquimétrico, en el cual un topógrafo determina alturas, en el levantamiento batimétrico, éste toma profundidades (Ballestero y Garcia, 2010)
Alo largodel tiempo, investigadores, académicos y técnicos hanllevadoacaboestudios de sedimentación en lagos y embalses utilizando varios métodos, incluidos modelos matemáticos, relevamientos batimétricos, sistemas acústicos de frecuencia múltiple, teledetección, muestreos de sedimentos para análisis sedimentológicos, entre otros (Rahmani et al., 2018)
Los relevamientos batimétricos de los embalses hidroeléctricos son fundamentales para evaluar los efectos de sedimentación, además de proporcionar información necesaria para una adecuada planificación de las operaciones, actualización de la curva de almacenamiento y el tiempo estimado de vida útil del mismo (Mosa et al., 2009).
LECHO
DIRECCION DEL PULSO FUENTE
ANGULO INCIDENTE
REFLEXION
DISPERSIÓN
TRANSMISIÓN
Como lo dice López (2014), la batimetría es la técnica con la cual se obtienen valores de profundidad de los cuerpos de agua, pudiendo ser del tipo marina, lacustre o fluvial. La información batimétrica puede aportar datos de profundidad, estructuras del fondo marino y obstrucciones subacuáticas. Haciendo una analogía, es el equivalente submarino de una topografía.
Souza (2006) describe a la batimetría como el primer y más tradicional método acústico deinvestigación deáreas sumergidas, el cual fueevolucionandodesdemedicionesrealizadas concuerdasy contrapesosquellegaban alfondosumergidoymarcabanlaprofundidad,hasta sistemas con alta frecuencia, que permitían realizar mapas precisos, brindando datos topográficos del fondo con sistemas monohaz, multicanal y Multibeam
Zarris y Lykoudi (2017) también mencionan, que una buena técnica para determinar la pérdida de capacidad de almacenamiento del embalse y la tasa de sedimentación periódica es la ejecución de relevamientos batimétricos periódicos. Iradukunda et al. (2020) coinciden en que los resultados de diferencias de capacidades y superficie derivadas de numerosos levantamientos batimétricos para un embalse proporcionan una estimación de la pérdida de capacidad de agua a lo largo del tiempo debido al proceso de sedimentación.
Yang (2006) describe que el objetivo principal de los levantamientos batimétricos en un embalse es medir el área y la capacidad actual del mismo. La causa principal del cambio en la capacidad de almacenamiento es la deposición de sedimentos o la erosión. Los resultados típicos de la colecta y el análisis de datos de levantamientos batimétricos en embalses incluyen la deposición de sedimentos medida desde el represamiento y levantamientos anteriores, la producción de sedimentos de los afluentes y estimación de vida útil del embalse. Los resultados del estudio también pueden incluir la distribución de los sedimentos depositados (distribución transversal y longitudinal), la densidad de los sedimentos y otras características, la eficiencia de la trampa del embalse y la evaluación de la operación del proyecto.
Según Jom (2010), con la batimetría se prevé una perspectiva más real del transporte y azolvamiento de solidos hacia un embalse, permitiendo cuantificar los sedimentos totales, cuando estos ya han sido depositados durante un tiempo relativamente largo. Esta medición directa resulta ser una forma más exacta, al permitir determinar el efecto de estratificación, la calidad mineralógica de las deposiciones, la capacidad de atrape y la distribución longitudinal de los sedimentos.
Un levantamiento hidrográfico sistemático completo de un embalse proporciona los medios más precisos para medir el fondo, la colmatación de sedimentos y la capacidad de almacenamiento del embalse (Ferrari y Collins, 2006) Braga (2005) considera que la frecuencia de los levantamientos batimétricos en un embalse pequeño debe ser cada dos años, cada cinco años para uno mediano y cada 10 años para uno grande. El espaciamiento temporal puede ser aumentado en el caso de que en la batimetría posterior se observe una variación insignificante
Este tipo de estudio ha evolucionado bastante en los últimos tiempos, aunque el objetivo principal sigue siendo la determinación de la altura de la columna de agua valiéndose de las propiedades relativas de la propagación de las ondas acústicas a través del agua. Estas ondas acústicas emitidas por las ecosondas generalmente son de altas frecuencias (> 30 KHz) y son emitidas desde una fuente remolcada en la superficie del agua o instalada en el casco de la embarcación.
Souza (2006) describe el fundamento de los ecobatímetros convencionales y los sistemas Multibeam actuales. El sistema convencional de batimetría de precisión mide la columna de agua inmediatamente debajo de la embarcación, verticalmente, a lo largo de la línea de investigación, lo que significa que, para obtener un mapa batimétrico preciso, se requiere una gran cantidad de perfiles paralelos y cercanos entre sí. La distancia entre estos perfiles dependerá de la escala que se desee para el mapa final, la cual está íntimamente relacionada con el propósito del levantamiento. Con el avance de la tecnología, el inconveniente presentado por la falta de datos entre perfiles fue superado, cuando aparecieron las ecosondas Multibeam. Estas consisten en un transductor con capacidad de emitir simultáneamente un conjunto de ondas acústicas en forma de abanico perpendicularmente a la dirección de navegación; de esta manera se mapea prácticamente el 100% del área investigada.
Este sistema opera generalmente a una frecuencia entre 10 - 400 KHz, algunos modelos ofrecen un componente opcional de UHR (Ultra High Resolution) con una frecuencia de 700 KHz (R2 Sonic, 2023), el cual permite mejorar la resolución y una profundidad de trabajo máxima de 11,000 m (Michaud et al., 2009).
Estudios como los de Ballestero y Garcia (2010) resaltan las diferencias y ventajas de la aplicación de estos sistemas Multibeam especialmente en cuerpos de agua de grandes dimensiones. Con la tecnología monohaz, la principal desventaja se observaba al obtener
información insuficiente e incorrecta del lecho, no pudiendo explicar algunos fenómenos geológicos y geofísicos. Con el sistema Multibeam, ese inconveniente fue minimizado gracias a su barrido que permite cubrir una zona mayor y además permite la corrección de errores propios de una interpolación con el sistema convencional. Otra de sus ventajas es que se minimizan los costos operativos y los tiempos de colecta de campo.
2.7. TASA DE SEDIMENTACIÓN
La tasa de sedimentación se define como el índice que expresa la reducción de la capacidad de almacenamiento de un embalse debido a la sedimentación en un tiempo T (Linsley et al., 1977) Esta depende de la cantidad de sedimentos depositados en el embalse y del peso específico de estos. La cantidad de sedimentos depositados se puede calcular mediante una curva de calibración de sedimentos, simulación del transporte de sedimentos, o por datos obtenidos con levantamientos batimétricos.
Obteniendo los datos mediante esta última metodología mencionada, se puede estimar la tasa de sedimentación de la siguiente manera:
Ecuación 06 donde,
S = tasa de sedimentación (Tn/año)
∆�� = diferencia de volumen obtenida mediante batimetrías sucesivas (m3)
W = peso específico de sedimentos depositados (Tn/m3)
T = tiempo (año)
El peso específico varía con la clase de sedimento y con la edad de los depósitos. Los sedimentos más viejos tienen mayor tiempo para consolidarse y están bajo una capa pesada de sedimentos más recientes.
Basado en el análisis de unas 1,300 muestras de embalses, Lara y Pemberton desarrollaron una ecuación matemática para estimar el peso específico inicial de los depósitos de sedimento (Strand, 1987), expresada de la siguiente manera:
W = Wc * Pc + Wm * Pm + Ws * Ps
Ecuación 07
donde,
W = peso específico aparente inicial en kg/m3
Pc, Pm, Ps = porcentajes de arcilla, limo y arena, respectivamente
Wc, Wm, Ws = peso específico aparente inicial de arcilla, limo y arena, respectivamente en la que sus valores dependen del método de operación del embalse (Tabla 2.3)
Tabla 2 3: Valores iniciales de peso específico aparente para el cálculo de consolidación (Strand, 1987)
3
Tipo Condiciones del embalse Peso específico inicial
1
Sedimentos siempre sumergido o casi sumergido
Al determinar el peso específico delos depósitos desedimentos enlos embalses después de un período de operación del embalse, se reconoce que parte del sedimento se depositará en el embalse en cada uno de los T años de operación, y los depósitos de cada año tendrán un tiempo de compactación diferente. El peso específico promedio de todos los sedimentos depositadosdurante T años deconsolidación puedecalcularse usandolaecuación presentada por Miller (1953)
WT= W1 + 0 4343*K [ �� �� 1 (loge T) – 1]
Ecuación 08
donde:
WT = peso específico promedio luego de T años de operación del embalse
W1 = peso específico aparente inicial
K = constante basada en el tipo de operación del embalse y la granulometría de los sedimentos analizados obtenidos de la siguiente (Tabla 2 4)
Tabla 2.4: Valores de K para el cálculo de consolidación (Strand, 1987)
Tipo de operación del embalse
donde:
3. METODOLOGÍA
De las posibles metodologías mencionadas en la sección 2.5, se optó por el análisis de cambios morfológicos del lecho del embalse mediante técnicas batimétricas, ya que se consideró como la más conveniente, porque permite cuantificar los sedimentos totales, cuando estos ya han sido depositados durante un tiempo relativamente largo, lo cual provee una perspectiva más real del transporte y azolvamiento de sólidos hacia el embalse (Jom, 2010).
La observación de la topografía hidrográfica, para este caso de estudio (lecho del embalse), se puede realizar empleando métodos de exploración geofísica marina basados en la instrumentación acústica, normalmente una batimetría (Michaud et al., 2009).
Si bien, los instrumentos acústicos tradicionales (ecosonda monohaz) utilizados en los relevamientos batimétricos dan un registro continuo y medidas más confiables de las profundidades con relación a los primeros métodos, los resultados obtenidos son insuficientes para explorar de forma eficiente y sistemáticas todo el lecho de un embalse. Debido a esta falta de información detallada de la morfología del lecho y a la necesidad de cubrir áreas mayores de manera más rápida y eficiente, se optó por emplear la ecosonda Multibeam en los relevamientos batimétricos porque emiten varios haces de sonido, ordenados como un abanico, que barren el lecho simultáneamente aumentando su barrido (Michaud et al., 2009).
Los resultados obtenidos con esta metodología darán la diferencia de volumen entre batimetrías sucesivas expresados en m3; pero como el objetivo principal de este trabajo es la estimación de la tasa de sedimentación (Tn/año), se debe complementar con datos obtenidos de técnicas sedimentológicas, de manera a calcular el peso específico del sedimento y facilitar la transformación de unidades de volumen en unidades de masa (Avendaño Salas et al., 1995).
Los resultados de estos controles servirían para analizar las desviaciones respecto a lo previsto en la fase de proyecto, alimentar modelos y obtener previsiones más precisas sobre el grado y la tasa de sedimentación (Herrero, 2016). También servirían para adoptar las medidas correctivas más adecuadas.
Según Herrero (2016), en Estados Unidos, y bajo criterios estrictamente económicos, se considera que hay que iniciar actuaciones de control sobre la sedimentación de embalses,
cuando la pérdida de capacidad de embalse supera el 15% de la original, y hay que adoptar medidas correctivas cuando se supera el 40%. La sedimentación es uno de los posibles motivos de la no renovación de la concesión de explotación de un embalse en este país.
Además, como la hidroeléctrica Itaipu es Binacional, y Paraguay no tiene una normativa específica referente al monitoreo del proceso de sedimentación en embalses, pero Brasil sí posee una resolución conjunta de la Agencia Nacional de Energía Eléctrica (ANEEL) y la Agencia Nacional de Agua (ANA) del 10 de agosto de 2010, en la que en el artículo No 8 establece que “Para usinas despachadas centralizadamente por el Operador Nacional de Sistema Eléctrico (ONS), los procesos de colmatación de los embalses deben ser monitoreados y validados con base en la actualización de las curvas cota-área-volumen” (ANEEL/ANA, 2010, p. 5). Estas curvas son obtenidas a partir de levantamientos batimétricos.
3.1. ÁREA DE ESTUDIO
El embalse de Itaipu se encuentra ubicado en América del Sur, específicamente en la frontera entre Paraguay y Brasil (Figura 3.1). Según el “Tratado entre la Republica del Paraguay y la República Federativa del Brasil para el aprovechamiento hidroeléctrico de los recursos hidráulicos del Río Paraná, desde e inclusive el Salto del Guairá o Salto Grande de Sete Quedas hasta la boca del Río Yguazu” (conocido como Tratado de Itaipu), en su Anexo B (Itaipu Binacional, n.d.), el proyecto de construcción de la Usina Hidroeléctrica Itaipu Binacional se instauró específicamente sobre el río Paraná, aproximadamente 14 Km hacia la naciente del puente internacional que une Foz de Iguazú (Brasil) a Ciudad del Este (Paraguay), con nivel de operación de 220.30 m(Tabla 3.1).
Con base en estas documentaciones oficiales, actualmente el embalse de Itaipu cuenta con un área inundada de aproximadamente 1,350 Km² y una extensión de aproximadamente 170 km, considerado desde la ubicación de la presa hasta el antiguo Salto Grande de Siete Caídas o Salto de Guairá.
Es uno delos mayores embalses del mundo entérminos devolumendeaguaycapacidad de energía hidroeléctrica (Itaipu Binacional, 2010). El embalse de Itaipu es utilizado principalmente para la generación de energía eléctrica mediante la central hidroeléctrica de Itaipu, que es la principal central hidroeléctrica más grande del mundo en términos de capacidad de generación de energía (Itaipu Binacional, 2019)
Figura 3.1: Ubicación del embalse de Itaipu
Tabla 3.1: Caracterización del Embalse de Itaipu (Itaipu Binacional, 2010)
Embalse
Volumen en el nivel máximo normal (m³) 29 billones de m3
Volumen útil (m³) 19 billones de m3
Extensión (km) 170
Ancho Máximo (km) 12
Ancho Medio (km) 7
Superficie (km²)
Nivel de aguas abajo (m)
Nivel de aguas arriba (m)
Normal 220 30 Máximo de llenado 223 10 Mínimo excepcional
Salto bruto (m) Máxima 128 00 Mínima
Salto nominal (m) 118 40
Para el fin de este estudio, debido a las dimensiones del embalse, se definió un área piloto en la cual se pudo aplicar las metodologías sugeridas para la estimación de la tasa de sedimentación anual. De acuerdo a resultados de monitoreos obtenidos por la División de Estudios Hidrológicos y Energéticos de la Itaipu Binacional a lo largo del embalse, fue posible identificar la evolución del proceso de sedimentación, especificamente al inicio del embalse hasta la zona de transición del régimen lótico a léntico. En base a esto, se determinó el área piloto a unos 170 km al norte de la presa de Itaipu y consistió en un área de aproximadamente 20 km de longitud y 600 m de ancho correspondiente al canal original del Río Paraná (Figura 3 2).
Figura 3 2: Ubicación del área piloto
3.2. FLUJOGRAMA
La secuencia de trabajo del presente estudio se representa en la Figura 3.3. La primera etapa consistió en el análisis y selección de la metodología a utilizar, posterior a esta se delimitó en gabinete el área piloto de la investigación, para luego pasar a la etapa de relevamiento de datos en campo. La etapa de post procesamiento (Figura 3.4) sirvió para procesar los datos brutos y realizar el análisis morfológico y posterior estimación de la tasa de sedimentación anual. Finalmente, con el producto principal obtenido, se analizaron los resultados y emitieron las conclusiones correspondientes.
Figura 3 3: Flujograma de la estimación de tasasde sedimentación mediante batimetría Multibeam
3 4: Flujograma específico del procesamiento de datos
Figura
3.3. EQUIPAMIENTOS Y SOFTWARES UTILIZADOS
3.3.1. Sistema Multibeam
El sistema Multibeam se compone principalmente de un transductor con capacidad de emitir simultáneamente un conjunto de ondas acústicas (256 haces) en forma de abanico de forma perpendicular a la dirección de navegación; de esta manera se mapea prácticamente el 100% del área investigada.
Además del transductor, consta de varios componentes necesarios para realizar levantamientos con alta precisión; entre ellos, un sistema de posicionamiento con corrección RTK satelital, dispositivos de rumbo, sensor de movimiento, sensores de velocidad del sonido, etc. Estos van montados en una embarcación (Figura 3 5) y las características de cada uno de ellos se describen en la Tabla 3.2.
Tabla 3 2: Características del Sistema Multibeam utilizado para esta investigación
Transductor
R2Sonic
Modelo 2022
N° de Haces 256
Angulo de barrido
Frecuencia de operación
Sistema de Posicionamiento
Sensor de Movimiento
10° a 160°
170 a 450 KHz incluyendo la funcionalidad de Ultra High Resolution (UHR) de 700 Khz.
Atlas Link con corrección RTK satelital con precisión centimétrica
SBG Ekinox-A
Sensor de Rumbo GPS Hemisphere VS330
Sensor de Velocidad del Sonido
Software de planificación, colecta de datos y procesamiento
AML - Micro
AML - Profile
Hypack Max y Hysweep
3 5: Embarcación utilizada para el relevamiento batimétrico con Multibeam
3.3.2. Softwares
El software utilizado para la operación del Multibeam fue Sonic Control de R2 Sonic (Figura 3.6), el cual permite el encendido del equipo, configurar el tipo de cabezal a utilizar, frecuencia de operación, ángulo de barrido de operación, activación de complementos y la visualización en tiempo real de los datos adquiridos. Mientras que el software utilizado para la planificación, colecta y procesamiento de datos es el Hypack Max y Hysweep, con el cual se pueden adquirir datos de diferentes tipos de sensores, incluyendo ecosondas Multibeam, GPS para rumbo, GPS con corrección RTK satelital, sensores de movimiento y sistemas LIDAR. El softwaretambiéncuentaconherramientasavanzadas deprocesamiento yanálisis de datos, como la generación de modelo TIN, malla de puntos, curvas de nivel, cálculo de volúmenes, la detección de objetos sumergidos. Por otro lado, Hysweep es un módulo adicional de Hypack que se enfoca en la adquisición y procesamiento de datos de batimetría Multibeam.
procesamiento.
Figura
Figura 3 6: Softwares utilizados durante la colecta y post
3.4. DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA
Laestimacióndelatasadesedimentaciónesunprocesoclaveparaentenderlaevolución de las características del lecho del embalse y la dinámica sedimentaria en una determinada área.
Según Avendaño Salas et al. (1995), el procedimiento para estimar la tasa de sedimentación a partir del volumen de sedimentos acumulados en el embalse requiere conocer los siguientes parámetros: el volumen de sedimentos acumulados, el régimen de explotación, la granulometría y densidad de los sedimentos.
3.4.1. Volumen de sedimentos acumulados
Para esta investigación, fue seleccionado un método directo apoyado en las batimetrías realizadas, ya que permite la medición in situ y proporciona mayor precisión de los resultados, lo cual repercutiría de manera positiva en el cálculo de estimación de vida útil del embalse. Este método consiste en comparaciones de archivos .TIN obtenidos mediante batimetrías sucesivas, lo que permitió obtener el volumen de sedimentos acumulados en un período de tiempo (frecuencia anual) mediante la diferencia entre el volumen del embalse en el tiempo t=0 y el volumen de este en el tiempo t=1.
Esta etapa es la más compleja y una de la más importantes, ya que implica una combinación de trabajo de campo para las colectas y trabajo en gabinete para el procesamiento de dichos datos. A continuación, se describen los pasos de esta etapa:
3.4.1.1. Definición y delimitación del área piloto
Como el objetivo principal del monitoreo de la sedimentación se enfocó en el canal original del Río Paraná, se definió que el área piloto debía ubicarse sobre el mismo. Para delimitarlo, se tuvieron en cuenta las condiciones hidrológicas y sedimentológicas más influyentesenel transporteydeposición desedimentos enel embalse.Lazonadelacabecera del embalse comprendida desde los antiguos Saltos del Guaira hasta aproximadamente 20 km aguas abajo (Figura 3 2) fue considerada como la zona más crítica debido a la sedimentación identificada mediante mediciones batimétricas históricas con la metodología de secciones transversales cada determinada distancia (cada 1,000 m aproximadamente).
3.4.1.2.
Adquisición de datos
Se realizaron batimetrías sucesivas en la zona de estudio con intervalo de tiempo de un (1) año. Se utilizaron técnicas de levantamiento hidrográfico de alta precisión (ecosonda Multibeam), para obtener una representación detallada del fondo del embalse (Figura 3.7) y posteriormente analizar los cambios morfológicos y calcular diferencia de volumen con la mayor precisión posible.
Figura 3 7: Lecho del canal del embalse en diferentes tramos obtenidos con Multibeam
El levantamiento Multibeam inició con un plan de colecta que incluyó la preparación del área de cobertura (polígono y/o matriz), la verificación de la prueba de parcheo, verificación de los componentes y sus configuraciones, localización de posibles zonas críticas de navegación, fotografías aéreas georreferenciadas, entre otros (Figura 3.8).
Figura 3 8: Configuraciones previas y planificación para los relevamientos
Demanera a obtenermejores resultados, los levantamientos fueronrealizados siguiendo un recorrido longitudinal, paralelo a las líneas de costa del embalse (Figura 3.9); entre las ventajas que ofrece esta modalidad se encuentra la posibilidad de acompañar la morfología del lecho minimizando los outliers y la incertidumbre asociados a cambios bruscos de profundidad durante la colecta.
El barrido Multibeam consta de 256 haces que parten del transductor (Figura 3.10), atraviesan la columna de agua, alcanzan el fondo y retornan para ser analizados y almacenados. Por lo que con la utilización de este equipamiento se obtiene una densidad de puntos mayor y a la vez mayor detalle, lo que se traduce finalmente en la disminución de la necesidad de interpolaciones.
Cada relevamiento contó con corrección satelital de la posición, corrección del movimiento de la embarcación para compensar los efectos de pitch, roll and yaw (fuerzas de rotación, o momentos, alrededor de los ejes X, Y y Z ((Donini, 2016)), obtención de perfiles de velocidad del sonido, los cuales tienen una estrecha relación con la temperatura y la salinidad del agua.
Figura 3 9: Levantamiento paralelo a las líneas de costa del embalse
Figura 3.10: Principales ventanas habilitadas durante un relevamiento Multibeam
3.4.1.3. Procesamiento de datos
Tanto para la colecta como para el procesamiento de los datos fue utilizado el software Hypack, en sus versiones Hypack Max y Hysweep, que integran a todos los componentes y gestionan la información sincronizada con alta precisión.
Los datos colectados (en formato .HSX), conformaron una nube de puntos que contaban principalmente con información relativa a posición y profundidad. Para iniciar la edición fue necesario verificar la configuración de los dispositivos y realizar las correcciones de nivel del agua (NA-cota del embalse), velocidad del sonido y otros (Figura 3.11). Posteriormente, en una serie de ventanas que permitieron la visualización e interpretación tanto en 2D como en 3D,seaplicaronfiltros estadísticosyherramientas manualesparala ediciónyeliminación de outliers. Estos resultan, en general, de la interacción de las ondas acústicas con vegetaciones, troncos sumergidos, oleaje intenso, reflexiones múltiples y otros factores inherentes al levantamiento y los equipamientos (Figura 3 12).
Figura 3 11: Correcciones de nivel, velocidad del sonido, rumbo, velocidad de la embarcación y otros.
Finalizadalaedición,losdatosfueronguardadosenformato .HS2X (propio del Hypack), para luego convertirlos al formato xyz
El sistema de coordenadas de referencia horizontal (planimétrica) utilizado fue WGS84, mientras que para el sistema de coordenadas de referencia vertical (altimétrica) se adoptó el registro de Cotas del Embalse - CMT (Comisión Mixta de Trabajo), proveído por la red de Estaciones Hidrométricas Automáticas de la División de Estudios Hidrológicos y Energéticos de Itaipu Binacional; cuyas localizaciones se muestran en la Figura 3.13.
Figura 3 12: Etapa de procesamiento de datos Multibeam
Figura 3 13: Ubicación de Estaciones Hidrométricas Automáticas en el embalse de Itaipu.
3.4.1.4. Creación de Modelo TIN
Con la malla de puntos editada en formato .xyz, se procedió a la generación del archivo
TIN con la herramienta TIN Model del software Hypack. Un modelo TIN es una Red IrregulardeTriángulos queconectatres datos desondajesparageneraruna“cara”triangular.
La geometría generada por este software corresponde a Triángulos Delaunay (Figura 3.14), los cuales cumplen con la siguiente condición: “la circunferencia circunscrita de cada triángulo de la red no debe contener ningún vértice de otro triángulo” (HYPACK, 2020, p. 3) Estos triángulos posteriormente son utilizados para representar una superficie (Figura 3 15).
Figura 3.14: Triángulos Delaunay (HYPACK, 2020)
Al obtener el modelo TIN se aplicaron dos herramientas con dos fines diferentes:
3.4.1.5. TIN to NIVEL paraactualizacióndecurvaCota-Área-Volumen
La herramienta TIN to NIVEL del software Hypack (Figura 3.16) permitió calcular el volumen y área superficial sobre/debajo una serie de niveles de Z. Con estos datos se actualizó la Curva Cota-Área-Volumen, la cual es considerada un insumo imprescindible para los modelos de estimación de vida útil de un embalse.
Figura 3 15: Creación de Modelo TIN (HYPACK, 2020)
Figura 3 16: Generación de curva cota-área-volumen (HYPACK, 2020)
Para la aplicación de la segunda herramienta, se realizó una segunda batimetría un año después siguiendo los mismos pasos descriptos anteriormente, obteniendo un nuevo archivo TIN, con el cual se aplicó la herramienta TIN vs TIN
3.4.1.6. TIN to TIN para calcular la diferencia de volumen entre batimetrías sucesivas
Para este estudio se realizaron relevamientos batimétricos en la misma zona, pero en diferentes épocas, 2020 y 2021 respectivamente. Lo que se buscaba era determinar la dinámica sedimentaria durante los dos relevamientos y además cuantificar el material acumulado o perdido en el área de estudio (HYPACK, 2020).
La solución aplicada para este caso fue la siguiente:
- Se creó un archivo de “Diferencia” entre las dos superficies TIN1 y TIN2
Según HYPACK (2021), por cada nodo de TIN1:
- El valor Z desde TIN1 fue registrado.
- El X-Y del nodo fue proyectado en TIN2.
- El valorZdesde TIN2 parael X-Y fue registrado.
- Un archivo diferencia fue creado al salvar el X-Y del nodo con un valor Z = Z1Z2.
El resultado fue un juego de datos .xyz donde Z representó la diferencia en elevación entre los dos modelos.
Resumen de datos utilizados (Figura 3 18):
1
2
• Input principal: Batimetría posterior expresada en cotas “Z1” (.xyz)
El archivo .xyz de “diferencia” obtenido, genera puntos en los cuales los valores positivos representan acumulación de material y los valores negativos proceso de erosión
Además sirve como input para generar un nuevo modelo TIN con el cual se podrá interpretar mejor la dinámica sedimentaria en el área piloto.
3 18: Creación de un archivo de diferencia .xyz (HYPACK, 2020)
Figura
Z
Z
Figura 3.17: Herramienta TIN to TIN
En la Figura 3.19 se observa la interpretación de la morfología del lecho en base al producto obtenido (Modelo TIN) El esquema es el siguiente:
- Z < 0 Erosión: amarillo a naranja
- Z > 0 Acumulación de material: Verde a gris
Figura 3 19: Creación de un TIN para el análisis de cambios morfológicos (HYPACK, 2020)
3.4.1.7. Estimación de sedimentación o erosión neta
Para cuantificar la ganancia (sedimentación) o pérdida (erosión) de material en el área piloto, seutilizó laherramienta “Volume Calculation” (Figura3.20) apartirdel Modelo TIN generado, correspondiente a la diferencia entre la batimetría del 2021 y 2020.
Para ello, se define el nivel de referencia con el objetivo de cuantificar el volumen perdido o ganado en el área piloto (Figura 3.21):
Modo de cálculo de volumen= TIN to Level
Desde= 0
Hasta= 0
Paso= 1
Figura 3 20: Cálculo de volumen para estimación de erosión o sedimentación neta (HYPACK, 2020)
Totales Volumen TIN vs Nivel
Unidad Volumen: Metro Cubico
Archivo TIN: C:\archivo .xyz
NIVEL
VOLUMEN SOBRE
0.00 Referencia Valor por encima del nivel de referencia (Sedimentación)
VOLUMEN DEBAJO
Valor por debajo del nivel de referencia (Erosión)
Figura 3 21: Formato de reporte de cálculo de volumen
3.4.1.8. Análisis de cambios en el perfil del fondo
Luego de comparar los modelos correspondientes a cada período de tiempo, se analizaron los cambios morfológicos del lecho, tanto en secciones transversales, como también en el perfil longitudinal ubicado sobre el talweg y por sobre todo en el modelo digital en 3D obtenido con los datos de Multibeam de manera a detectar áreas de erosión, sedimentación y/o estabilidad.
3.4.1.7.1. Análisis de secciones transversales
Según varias literaturas, la metodología de análisis para el monitoreo del proceso de la erosión estaba dada por la comparación de secciones transversales de batimetrías sucesivas. Si bien con la aplicación de la ecosonda Multibeam, el análisis puede ampliarse a un modelo 3D y de manera más precisa, pero de igual manera estos análisis en 2D de las secciones históricas son útiles para identificar rápidamente el comportamiento durante un período determinado.
La metodología consistió en generar un Modelo TIN de cada batimetría y posteriormente solo exportar los datos que se encontraban sobre las secciones transversales históricas (Figura 3 22¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.).
INPUT: Batimetría en formato .xyz
PLANNED LINES: Secciones transversales históricas en formato .lnw.
OUTPUT: Datos de secciones transversales en formato ALL
Figura 3 22: Extracción de datos Multibeam sobre secciones transversales definidas.
Posteriormente con la herramienta Cross Section, se pueden analizar los cambios morfológicos en cada sección definida (Figura 3.23). Este análisis sería similar a lo realizado normalmente con los datos obtenidos con batimetría monohaz.
Figura 3.23: Modelo de análisis comparativo por secciones transversales (HYPACK, 2013).
3.4.1.7.2. Análisis del talweg
Considerando que las velocidades y las concentraciones de sedimentos en una sección transversal son menores cerca de las márgenes, aumentando hacia el centro y luego disminuyendo en la dirección de la otra margen (Carvalho, 2008), se optó por enfatizar el análisis sobre el talweg del canal principal mediante una sección longitudinal que permitió la comparación de los relevamientos del 2020 y 2021.
El procedimiento para la obtención de datos sobre la sección longitudinal fue similar a la anterior, con la diferencia de que en vez de planificar secciones transversales cada cierta distancia, se generó una línea longitudinal sobre el talweg del canal principal (Figura 3.24).
Al igual que las secciones transversales, con la misma herramienta, se pueden analizar los cambios morfológicos multitemporales sobre el perfil longitudinal (Figura 3.25).
Figura 3 24: Extracción de datos Multibeam sobre un perfil longitudinal definido
3.4.1.7.3. Análisis morfológico 3D
Con el análisis morfológico 3D de batimetría con Multibeam se puede obtener información detallada y precisa sobre la morfología y características del lecho del embalse (Figura 3 26). Mediante el modelo digital obtenido se identifican diversos tipos de relieves que normalmente no pueden ser identificados con una batimetría con ecosonda monohaz, también permite analizar la textura del lecho en las diferentes zonas del área piloto para comprender mejor la dinámica sedimentaria.
Figura 3.26: Análisis de cambios morfológicos en 3D (HYPACK, 2020).
Figura 3 25: Modelo de perfil longitudinal (talweg) de la presa Bhakra, India (Morris y Fan J., 1998)
3.4.2. Régimen de explotación del embalse
La influencia del régimen de explotación del embalse es significativa debido a la cantidad de consolidación o secado que puede ocurrir en la fracción arcillosa del material depositado cuando un embalse está sujeto a considerable reducción (Strand, 1987).
De acuerdo con su régimen de explotación (Tabla 3.3), los embalses son clasificados de la siguiente manera:
Tabla 3.3: Tipos de embalses en función del régimen de explotación. Modificado de ICOLD (1989)
TIPO DE EMBALSE
RÉGIMEN DE EXPLOTACION
1 Embalses siempre o casi siempre llenos
2 Embalses con descensos moderados del nivel de agua
3 Embalses con descensos considerables del nivel de agua
4 Embalses normalmente vacíos
La definición del tipo de embalse es fundamental para la determinación del peso específico del sedimento mediante métodos empíricos.
3.4.3. Peso específico de los sedimentos acumulados en el embalse
Calculado el volumen de sedimentos acumulados en un embalse, es necesario conocer el peso específico de éstos para transformar dicha medida en unidades de masa (toneladas).
Avendaño Salas et al. (1995), Lane y Koelzer (1943), Sanz Montero (2002), Strand (1987) coinciden en señalar que son tres los factores que condicionan el peso específico de las partículas sedimentadas en un embalse. Estos factores son: el régimen de explotación del embalse, lanaturalezade los sedimentos (texturay composición)yel grado decompactación de los sedimentos.
Para obtener el peso específico medio de los sedimentos se aplican fórmulas que tengan en cuenta todos los factores que influyen en el peso específico. Una de estas fórmulas fue desarrollada por Lane y Koelzer (1943) y se basa en el tiempo y el tamaño de grano de los constituyentes:
WT= W1 + K log T donde,
WT = densidad de los sedimentos después de T años
W1= densidad inicial de los sedimentos considerada a partir de 1 año
K= constante en función al régimen de explotación del embalse y la granulometría de los sedimentos analizados obtenidos de la siguiente Tabla 3 4
Tabla 3.4: Valores de K para el cálculo de consolidación (Strand, 1987)
de K
Tipo de operación del embalse
K = Kc * Pc + Km * Pm + Ks * Ps
Pc, Pm, Ps = porcentajes de arcilla, limo y arena, respectivamente
Basándose en la anterior, Miller (1953) estableció una nueva ecuación que considera además el cambio de peso específico anual que experimentan los sedimentos. Esta ecuación es la más aceptada actualmente y es también la que se ha empleado en la presente investigación. Dicha ecuación se enuncia del siguiente modo.
WT= W1 + 0 4343*K [ �� �� 1 (loge T) – 1] donde:
WT = peso específico promedio luego de T años de operación del embalse
K = constante basada en el tipo de operación del embalse y la granulometría de los sedimentos analizados obtenidos de la Tabla 3.4.
W1 = peso específico aparente inicial, el cual se puede calcular usando la siguiente expresión:
W1 = Wc * Pc + Wm * Pm + Ws * Ps donde,
W1 = peso específico aparente inicial en kg/m3
Pc, Pm, Ps = porcentajes de arcilla, limo y arena, respectivamente
Wc, Wm, Ws = peso específico aparente inicial de arcilla, limo y arena, respectivamente en la que sus valores dependen del método de operación del embalse (Tabla 3.5)
Tabla 3 5: Valores iniciales de peso específico aparente para el cálculo de consolidación (Strand, 1987)
Tipo Condiciones del embalse
1 Sedimentos siempre sumergido o casi sumergido
3.4.4. Tasa de sedimentación
Una vez calculado el peso específico y la diferencia de volumen de sedimentos depositados en el área piloto, se puede estimar la tasa de sedimentación aplicando la siguiente expresión:
donde,
S = tasa de sedimentación (Tn/año)
∆�� = diferencia de volumen obtenida mediante batimetrías sucesivas (m3)
W = peso específico de sedimentos depositados (Tn/m3)
T = tiempo (año)
4.1.
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS
RESULTADOS
Con la información obtenida, producto de relevamientos en campo sobre el área piloto definida en un intervalo de 1 año, se procedió a trabajar en gabinete en el procesamiento de gran volumen de datos, para lo cual se aplicaron máquinas virtuales de alto rendimiento para la correcta gestión de los datos.
Cada relevamiento del área piloto en el período realizado tuvo una duración de seis (6) días efectivos de trabajo de campo. Con estos datos relevados y posterior edición, se obtuvo una malla de puntos .xyz unificada para cada año (2020 y 2021). En la Figura 4 1 se puede observar la malla de puntos generada en el primer relevamiento del 2020.
Para el relevamiento del 2021, el procedimiento fue similar, cubriendo la misma área y manteniendo los mismos criterios de edición. La Figura 4.2 ilustra los levantamientos del 2020 y 2021 superpuestos.
Figura 4 1: Malla de puntos .xyz obtenida en el relevamiento batimétrico del 2020.
Figura 4 2: Superposición de malla de puntos .xyz 2020 vs 2021
Con los datos brutos editados y exportados al formato xyz, se generó un Modelo TIN para cada relevamiento (Figura 4.3).
Figura 4 3: Modelo TIN para los relevamientos batimétricos del 2020 y 2021
Si bien, el objeto de esta investigación es la aplicación de la metodología solo para un área piloto, la misma puede ser aplicada a toda el área de embalse. Entonces, a partir de ahora podemos suponer o hacer una analogía de que todo el embalse corresponde al área piloto, pero a menor escala.
Teniendo en cuenta lo anterior, con los Modelos Digitales de Terreno visualizados en la Figura 4 3 se obtuvieron los productos principales detallados a continuación:
4.1.1. Curva
Cota-Área-Volumen
Normalmente la curva Cota-Área-Volumen es generada para un embalse completo y con los datos obtenidos es posible estimar el volumen de agua disponible en función a la altura del agua y la superficie mojada. En esta ocasión, para fines de investigación y de aplicabilidad de la metodología, fue generada la curva limitada solo al área piloto, haciendo la salvedad de que la condición de borde para esta área corresponderá a la cota normal de operación (220 msnm) y no a la condición real.
Para la obtención de la curva, fue utilizado el software Hypack con la herramienta TIN to Nivel, con la cual se calculó el volumen y área sobre/debajo una serie de nivel de Z cada 10 m (Figura 4.4), mientras que en la Figura 4.5 se representa el gráfico correspondiente a la Curva Cota-Área-Volumen. Con estos datos, adicionalmente se generó la curva de nivel del área piloto para cada relevamiento (Figura 4.6).
Mediante los cálculos realizados se obtuvo un volumen máximo del área piloto para el año 2021 de 283,980,605 50 m3, considerando del nivel máximo de operación de 220 msnm. A la vez se detallan los valores de área y volumen correspondientes a diferentes cotas.
Figura 4.4: Datos de la curva Cota-Área-Volumen obtenidos con el software Hypack
Curva Cota-Área-Volumen
Figura 4 5: Gráfico de la Curva Cota-Área-Volumen
Figura 4 6: Curva de nivel generada a partir del Modelo TIN de la batimetría 2021.
Área Volumen
4.1.2. Identificación de cambios morfológicos y dinámica sedimentaria
Teniendo en cuenta que la metodología tradicional de mediciones batimétricas implicaba el análisis mediante secciones transversales y/o perfil longitudinal sobre el talweg, también se realizó este tipo de análisis de manera a comprender mejor los cambios morfológicos en laszonas monitoreadashistóricamenteydemostrarqueapartirdelaaplicacióndetecnología Multibeam de igual manera se puede seguir realizando el análisis tradicional, inclusive con mayor precisión.
Para la identificación de los cambios morfológicos se realizaron tres tipos de análisis: comparación de secciones transversales, de perfil longitudinal y de Modelos TIN.
4.1.2.1. Secciones transversales
En la Figura 4.7, se observan las secciones transversales definidas para el monitoreo de los cambios morfológicos en el área piloto (13 secciones transversales). Las mismas coinciden con las secciones históricas de monitoreo utilizadas en la batimetría convencional, con un espaciamiento variable que va de 500 m a 2,500 m dependiendo de la zona de interés.
Figura 4 7: Secciones transversales definidas para el monitoreo de cambios morfológicos en el área piloto.
Aplicando la metodología descripta en la sección 3.4.1.7.1, se ejecutaron las comparaciones de los datos extraídos de la malla de puntos generada con el Multibeam. Los gráficos comparativos de las secciones transversales son presentados en los ANEXOS A continuación, en la Tabla 4.1 se presenta un análisis comparativo entre las batimetrías 2021 y 2020, en la cual se indican el proceso identificado en dicha sección y la diferencia de altura (2021 vs 2020) en la parte más profunda del canal.
Tabla 4 1: Resumen de los cambios morfológicos en las secciones transversales del área piloto.
1
5
8
9 Sección Transversal 09 (ST_09) Sin cambios significativos 10
10 (ST_10)
11 Sección Transversal 11 (ST_11) Sin cambios significativos
12 Sección Transversal 12 (ST_12) Sin cambios significativos
13 Sección Transversal 13 (ST_13) Sin cambios significativos
Conforme a los resultados de los levantamientos batimétricos, fue posible identificar que el fenómeno de sedimentación se sitúa predominantemente entre las secciones ST_05 y ST_08; mientras que, al inicio del área piloto, se identificaron erosiones en las primeras secciones (ST_1 a ST_4). También se identifica sobre la ST_10, un proceso de sedimentación que coincide con el delta identificado en el análisis 3D y los monitoreos históricos
4.1.2.2. Perfil longitudinal
Para el diseño del perfil longitudinal fueron considerados los puntos más profundos del canal original del Río Paraná, obtenidos a partir de los levantamientos con Multibeam (Figura 4 8).
Al comparar ambos relevamientos batimétricos (Figura 4.9), se identificó, así como en el análisis de las secciones transversales, que el delta de sedimentación se ubica a una distancia de 12 Km hasta 20 km aguas abajo desde el inicio del área piloto. También es posible identificar la geometría del lecho en forma de dunas de hasta 2 m de altura al inicio del embalse, en la cara superior del delta, y el punto de deslizamiento cerca del ST_09 a ST_11.
4.8: Perfil longitudinal (talweg) para el monitoreo de cambios morfológicos en el área piloto
Figura
4 9: Comparativo de perfil longitudinal (talweg) 2021 vs 2020 en el área piloto del embalse de Itaipu
Figura 4 10: Zoom del comparativo de la zona del delta de sedimentación en el área piloto.
Figura
4.1.2.3.
Modelos TIN
Conlaaplicacióndelametodología TIN vs TIN correspondientesabatimetríassucesivas con tecnología Multibeam en la misma área, pero en diferentes períodos, se logró lo siguiente:
- Determinar los cambios morfológicos entre los relevamientos del 2020 y 2021
- Obtener un balance sedimentario mediante la cuantificación de material acumulado o perdido en el área de estudio.
En la primera etapa, con la herramienta Create TIN, se obtuvo un modelo TIN que representó la diferencia en cotas entre los modelos 2021-2020.
Dicho producto intermedio fue exportado como un archivo .xyz ( Figura 4 11), con el cual se generó el nuevo modelo TIN
Figura 4 11: Archivo exportado en formato .xyz correspondiente a la diferencia de Z (2021-2020)
En la Figura 4.12 se observa la interpretación de la morfología del lecho con base en el producto obtenido (Modelo TIN) utilizando como input el archivo “Diferencia” con la mencionada herramienta. El esquema es el siguiente:
- Pérdida de material: verde
- Sin cambios significativos: blanco
- Acumulación de material: marrón
Figura 4 12: Producto obtenido para el análisis de cambios morfológicos y la dinámica sedimentaria.
4.1.3. Tasa de sedimentación
Según el procedimiento que detalla en Avendaño Salas et al. (1995), para estimar la tasa de sedimentación en los embalses se emplean conjuntamente técnicas batimétricas, que permiten determinar el volumen que ocupa el sedimento, y sedimentológicas, en las cuales se tienen en cuenta el régimen de explotación del embalse, la composición granulométrica y el tiempo de compactación para determinar el peso específico del sedimento y así facilitar la transformación de unidades de volumen en unidades de masa.
4.1.3.1. Cálculo de volumen de sedimentos depositados
Para cuantificar la ganancia (sedimentación) o pérdida (erosión) de material en el área piloto se utilizó la herramienta “Volume Calculation” a partir del Modelo TIN generado, correspondiente a la diferencia entre la batimetría del 2021 y 2020.
El resultado obtenido se muestra en el reporte generado por el software Hypack (Figura 4.13)
Figura 4 13: Resultado de cálculo de volumen reportado por el software Hypack.
Diferencia de volumen= 1,423,699.9 m3
4.1.3.2. Régimen de explotación del embalse
Teniendo en cuenta la clasificación de los tipos de embalses en función del régimen de explotación según ICOLD (1989) (Tabla 3.3), el embalse de Itaipu se ubica dentro del tipo de embalse 1 “Embalses siempre o casi siempre llenos”.
Identificado el tipo de embalse, se pasó a la siguiente etapa para calcular el peso específico de los sedimentos depositados.
4.1.3.3. Peso específico de los sedimentos acumulados en el embalse
Para obtener el peso específico de los sedimentos se aplicó la fórmula establecida por Miller (1953)
W= W1 + 0 4343*K [ �� �� 1 (loge T) – 1]
Datos granulométricos obtenidos en el laboratorio de la División de Embalse de Itaipu
Binacional Margen Izquierda
% arcilla (clay ) Pc: 28.35
% limo (silt) Pm: 56.68
% arena (sand) Ps: 1,497
K = (256*0 2835) + (91*0 5668) + (0*0 1497) K = 124.1548
W1 = Wc * Pc + Wm * Pm + Ws * Ps
W 1=(416*0.2835) + (1,120*0.5668) + (1,550*0.1497)
La cantidad de sedimentos depositados se obtuvo mediante la diferencia entre batimetrías sucesivas. Con este dato y el peso específico de los sedimentos depositados se estimó la tasa de sedimentación del área piloto de la siguiente manera:
donde,
S = tasa de sedimentación (Tn/año)
∆�� = diferencia de volumen obtenida mediante batimetrías sucesivas (m3)
W = peso específico de sedimentos depositados (Tn/m3)
T = tiempo (año)
S= (1,423,699 9 * 1 133)
S= 1,613,051.99 Tn/a
4.2. ANÁLISIS
DE RESULTADOS
Este estudio se enfocó en el monitoreo del proceso de sedimentación en un área piloto del embalse de Itaipu, Paraguay-Brasil. Para estimar la tasa de sedimentación anual en dicha área, se aplicó una combinación de técnicas sedimentológicas y batimétricas implementando tecnología Multibeam para los trabajos de relevamiento de campo, de manera a determinar los cambios morfológicos, la dinámica sedimentaria y volumen de sedimentos depositados. Además, se tuvieron en cuenta en el estudio otros factores influyentes como el régimen de explotación del embalse, granulometría y peso específico de los sedimentos.
En relación a los resultados con Multibeam, existe una mejora cualitativa y cuantitativa en los datos, conmayorinterpretación delamorfologíaen3D,detalles dela ubicación, como cambios de tipo de fondo, presencia de obstáculos, desembocaduras de los brazos en ambas márgenes y cambios bruscos de profundidad que provocan un efecto de sidelobe (pico secundario no deseado en la respuesta de frecuencia de un sistema causado por una corriente circulante en el entorno local o por una distorsión en el sistema (Sonardyne, 2023) especialmente en los taludes del canal principal.
Con estos datos es posible identificar la geomorfología del área piloto, como la cara superior del delta de sedimentación (talud superior), el punto de deslizamiento y el inicio de la cara frontal del delta (talud frontal). Además, es posible identificar la geometría del lecho en forma de dunas dentro del embalse (ST_01, ST_02 y ST_03) y puntos de deslizamiento locales.
De esta manera, con la evolución de la metodología propuesta implementando la tecnología Multibeam, las comparaciones futuras serán más confiables, con una mayor comprensión de la dinámica de los sedimentos de fondo ubicados en el embalse.
El trabajo tuvo cuatro preguntas de investigación i) ¿Cuáles son los cambios morfológicos del lecho del embalse de Itaipu que se han producido en el período 20202021?; ii) ¿Cuál sería la técnica para calcular la tasa de sedimentación del área piloto?; iii) ¿Cuales serían los resultados de la actualización de la curva de almacenamiento del área piloto, utilizando datos batimétricos?; y, iv) ¿Cuáles son las posibilidades de predecir la tasa de sedimentación del área piloto para el futuro, mediante datos batimétricos?
i) Cuáles son los cambios morfológicos del lecho del embalse de Itaipu que se han producido en el período 2020-2021?
Al funcionar como grandes cuencas de retención de sedimentos, todos los embalses están expuestos al proceso de sedimentación reduciendo su vida útil. Generalmente, este proceso recibe poca o nula importancia hasta que la capacidad de almacenamiento del embalse se ha reducido significativamente o la operación del embalse y/o área circundante se ven afectadas.
Por este motivo, el estudio sedimentológico se vuelve fundamental para planificar y ejecutar acciones de control o mitigación de este efecto y evitar pérdidas económicas y medioambientales.
Con la metodología propuesta, se obtuvo un valor estimado de tasa de sedimentación del período 2020-2021 igual a 1,613,051.99 Tn/a, lo cual significa un cambio morfológico importante en el área de estudio. Según los reportes de monitoreos históricos, la zona de mayor evolución del proceso de sedimentación corresponde a la cabecera del embalse, que coincideconlaubicación deláreapiloto.Estoseconfirmaconlasbatimetríascon Multibeam que adicionalmente permite visualizar el lecho del embalse en zonas intermedias de las secciones transversales históricas y con la comparación entre batimetrías sucesivas identificar las zonas de erosión, sedimentación o estabilización e incluso calcular la diferencia de volumen en dicho periodo.
ii) ¿Cuál sería la técnica para calcular la tasa de sedimentación del área piloto?
Para la estimación de la tasa de sedimentación fue aplicada una combinación de batimetría y datos sedimentológicos obtenidos de muestreos en el área piloto. Actualmente, labatimetríacontecnología Multibeam eslatécnicamásefectivaparadeterminarelvolumen de sedimentos depositados en un área determinada. Gracias a su barrido de 256 haces, posibilita la obtención de datos con una cobertura del 100% del área en estudio, disminuyendoasílaausenciadedatosylanecesidaddeejecutarinterpolacionesparaobtener el modelo digital del lecho. Además, según autores como (Souza, 2006) Ballestero y Garcia, (2010), en comparación con las monohaz, el Multibeam es capaz de cubrir grandes extensiones, minimizar los costes de operación y el tiempo de colecta. En cuanto a la metodología para el cálculo de volumen, la técnica TIN vs TIN se vuelve más efectiva al tener mayor densidad de puntos medidos en campo que permiten disminuir la incertidumbre generada por las técnicas que incluyen interpolaciones espaciales.
En el primer relevamiento de datos batimétricos, se obtuvieron resultados que permitieron generar la mencionada curva y compararla con la curva original del proyecto hidroeléctrico antes de su llenado, de manera a analizar el avance del proceso de sedimentación mediante la alteración del relieve del fondo y consecuente pérdida de la capacidad del embalse.
Con el segundo relevamiento, se pudo encontrar la diferencia entre ambas batimetrías (TIN vs TIN), lo que permitió analizar la dinámica sedimentaria e, inclusive, cuantificar el volumen de sedimentos depositados para la evaluación y estimación de la tasa de sedimentación en el área piloto.
Como se ha visto, con los datos generados con tecnología Multibeam se llega a otro nivel de análisis y precisión. Los resultados fueron analizados de dos maneras: análisis en 2D (secciones transversales y longitudinales) y 3D (modelo TIN). Con el primero, se analizaron los cambios del lecho sobre secciones transversales definidas, las cuales dan un indicativo de los cambios morfológicos en zonas puntuales. También se analizaron los cambios sobre el perfil longitudinal, monitoreando así el cambio del talweg (zona prioritaria para la evaluación del proceso de sedimentación), mientras que con el segundo se pudo analizar de manera más detallada dichos cambios, al disponer de la información colectada de todo el lecho del embalse gracias a los 256 haces del Multibeam.
Según el mapa de distribución espacial (Figura 4.12), se observa un delta sobre el canal principal, a unos 12 km aproximadamente aguas abajo del inicio del área piloto. Los monitoreos históricos de secciones transversales batimétricas muestran que dicha zona es vulnerable al proceso de sedimentación.
Un evento llamativo fue detectado durante el periodo de estudio. Al inicio del área piloto, se identificó un intenso proceso erosivo en un área de aproximadamente 0.6 km2 . Según los monitoreos históricos, dicha zona era conocida por los procesos de sedimentación constantes y en esta ocasión el resultado fue el proceso inverso. Analizando los monitoreos hidrológicos, se observó que en dicho período tuvo lugar una de las mayores temporadas de estiaje, motivo por el cual la velocidad de la corriente aumentó y pudo haber influido en ese evento. Otra hipótesis que se maneja también fue que el período de monitoreo coincidió con la construcción de la costanera y playa de Salto del Guairá, período durante el cual la extracción de arena para el refulado de la obra fue una práctica constante.
iii) ¿Cuales serían los resultados de la actualización de la curva de almacenamiento del área piloto, utilizando datos batimétricos?
La gestión, definición de reglas y maniobras operacionales de la represa se basan en el volumen del embalse, generalmente expresados por una relación entre la cota, el área de espejo de agua y el volumen de ella asociados, denominada curva CAV (Cota-ÁreaVolumen) (Estigoni et al., 2012).
La actualización de la curva de almacenamiento o curva CAV aportará un soporte fundamental para los fines operativos de la hidroelétrica y los cálculos de vida útil del embalse, además de poder ser utilizada por profesionales de otras ramas.
Comparando los resultados de esta investigación con la curva cota-área-volumen antes del llenado del embalse, se visualizan cambios principalmente en cotas menores (cota 190180 msnm.), lo cual tiende a ir modificándose a lo largo del tiempo si no se toman las medidas mitigatorias corresppondientes.
iv) ¿Cuáles son las posibilidades de predecir la tasa de sedimentación del área piloto para el futuro, mediante datos batimétricos?
El objetivo principal de la batimetría en un embalse es la determinación del volumen y la distribución de los sedimentos acumulados durante un período de tiempo específico. Con la metodología aplicada, se pudo identificar zonas críticas de colmatación o erosión que permitirán tomar decisiones para la elaboración y ejecución de medidas preventivas para el control de la sedimentación y otros estudios de seguridad de presa
Con el aporte de datos batimétricos multitemporales, se podrá predecir la tasa de sedimentación del embalse, al aportar datos fundamentales en cuanto al volumen de sedimentos depositados y generar modelos hidromorfológicos que permitan simular eventos para estimar la vida útil del embalse bajo distintos escenarios.
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1
CONCLUSIONES
La sedimentación en embalses es un proceso de deposición natural y continuo responsable de disminuir la vida útil de un embalse Para monitorear este proceso, existen diferentes metodologías, cada una con ventajas y desventajas y su selección depende de las condiciones específicas del embalse y de los recursos disponibles para realizar el estudio.
De las posibles metodologías existentes, la combinación de análisis de cambios morfológicos de modelos digitales del lecho obtenidos mediante relevamientos batimétricos con tecnología Multibeam en períodos diferentes (2020 – 2021), la utilización de herramientas SIG para el cálculo de diferencia de volumen y datos obtenidos de técnicas sedimentológicas, fue considerada como la más conveniente para la estimación de la tasa de sedimentación en un área piloto del embalse de Itaipu, porque permitió cuantificar los sedimentos totales, cuando estos ya han sido depositados, proveyendo una perspectiva más real del transporte y azolvamiento de sólidos hacia el embalse.
Con el primer relevamiento batimétrico (2020) se obtuvo el modelo digital del área piloto, con el cual se pudo analizar la morfología del lecho (análisis del modelo digital en 3D, secciones transversales y talweg) y comprobar la dinámica sedimentaria en dicha zona según los monitoreos históricos realizados con técnicas más antiguas. Posteriormente, aplicando herramientas SIG, se presentó la metodología para obtener la curva de almacenamiento (Curva Cota-Área-Volumen) del embalse, que es un insumo esencial para los cálculos de predicción energética y estudios de modelación para la estimación de vida útil del embalse. Cabe mencionar que el producto generado solo corresponde al área piloto, pero con los resultados obtenidos se concluye que es factible y necesario aplicarlo para todo el embalse.
Luego, con el segundo relevamiento (2021) se generó otro modelo digital, que permitió analizar los cambios morfológicos y la dinámica sedimentaria en dicha área con relación al primer relevamiento.
Disponibles los dos relevamientos, se aplicó la metodología TIN vs TIN para obtener la diferenciadevolumendel área enestudio, que dio unvalorde1,423,700m3. Posteriormente, con los datos sedimentológicos obtenidos, se calculó el peso específico del sedimento
mediante la ecuación de Miller (1953), lo que facilitó la transformación de unidades de volumen en unidades de masa, con un resultado de 1 133 Tn/m3. Finalmente, para lograr el objetivo general del estudio, se estimó la tasa de sedimentación anual en el área piloto, que arrojó un valor de 1,613,052 Tn/año.
Con los datos a ser recabados durante los próximos años, será posible realizar una verificación de zonas con un comportamiento diferente a la tendencia general, reunir mayores informaciones sobre el proceso de sedimentación del embalse y la dinámica asociada que permita complementar el conocimiento acerca de su complejidad, además de explorar otras funcionalidades con las que cuenta el sistema Multibeam.
Se comprueba que es imprescindible el monitoreo batimétrico y sedimentométrico tomando como base los datos originales del proyecto hidroeléctrico para orientar los planes de gestión de los recursos hídricos. En ese contexto y con base en los resultados obtenidos e interpretación de estos, se confirmó la hipótesis planteada y se cumplieron con los objetivos establecidos al inicio de este trabajo.
5.2 RECOMENDACIONES
Por el rol estratégico que cumple Itaipu en el país y la región en los ámbitos energético, ambiental y social, se estima oportuno, conveniente y fiable realizar el monitoreo periódico de la sedimentación del embalse con la aplicación de metodologías y tecnologías actualizadas(Sistema Multibeam)quepermitanbrindarinformacionescadavezmásprecisas y confiables.
Para un embalse de la envergadura de Itaipu, se recomienda realizar relevamientos batimétricos con Sistema Mutibeam enfocados en el talweg, con una frecuencia anual, para luego realizar el análisis de las zonas críticas de sedimentación y estimación de la tasa de sedimentación, con la finalidad de actualizar los modelos de cálculo de vida útil del embalse. En cuanto a la actualización de la curva de almacenamiento o Curva Cota-Área-Volumen, es recomendable realizar un relevamiento batimétrico total del embalse cada 10 años.
De hecho, inevitablemente, todos los embalses se llenarán de sedimentos en algún momento. Se hace necesario, entonces, implementar medidas preventivas y correctivas del proceso desedimentación decuencas y continuarconlos proyectos de protección debosques de ribera en las márgenes del embalse.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Albertin, L., Matos, A., y Mauad, F. (2010). Cálculo do volume e análise da deposição de sedimentos do Reservatório de Três Irmãos. RBRH : Revista Brasileira de Recursos Hídricos, 15(4), 57–67. https://doi.org/10.21168/RBRH.V15N4.P57-67
ANEEL/ANA, Agência Nacional de Energia Elétrica/Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico ANEEL/ANA. (2010, Octubre 20). Resolução Conjunta ANA/ANEEL No 3/2010. Accedido el 17 de abril del 2023, en https://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/ResolucaoConjunta_n_0032010.pdf
Avendaño Salas, C., Cobo Rayán, R., Gómez Montaña, J. L., y Sanz Montero, M. E. (1995). Procedimiento para evaluar la degradación específica (erosión) de cuencas de embalses a partir de los sedimentos acumulados en los mismos. Aplicación al estudio de embalses españoles. Revista Digital Del Cedex, 99, 51. Accedido el 13 de mayo del 2023, en http://ingenieriacivil.cedex.es/index.php/ingenieria-civil/article/view/1066
Ballestero, L., y Garcia, D. (2010). Estudio batimétrico con ecosonda multihaz y clasificación de fondos. Universitat Politécnica de Catalunya. Accedido el 04 de setiembre del 2022, en https://upcommons.upc.edu/handle/2099.1/10663?show=full
Basile, P. A. (2018). Transporte de Sedimentos y Morfodinámica de Ríos Aluviales. Primera. UNR Editora. Editorial de la Universidad Nacional de Rosario. Accedido el 29 de octubre del 2022, en http://hdl.handle.net/2133/10738
Becerra Murcia, G. (2018). Plan para el adecuado manejo de sedimentos, que permite incrementar la vida útil del embalse la esmeralda. Ingenio Magno, 9(1), 71–82. Accedido el 09 de julio del 2022, en http://revistas.ustatunja.edu.co/index.php/ingeniomagno/article/view/1645/1487
Braga, A. (2005). Análise sinérgica da vida útil de um complexo hidreléctrico: Caso do Rio Araguaia, Brasil. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Accedido el 19 de febrero del 2022, en http://www.coc.ufrj.br/pt/dissertacoes-de-mestrado/105-msc-pt2005/1983-anderson-braga-mendes
Bruk, S. (1985). Methods of computing sedimentation in lake and reservoirs UNESCO, Ed. https://doi.org/10.1002/esp.3290120213
Carrera, J. (2013). Implementación del modelo matemático HEC-RAS para el estudio de procesos de flujo en el proyecto hidroeléctrico Minas San Francisco. Universidad de Cuenca. Accedido el 20 de enero del 2023, en http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/446
Carvalho, N. (1994). Hidrossedimentologia prática. CPRM, Ed.; Primera.
Carvalho, N. (2008). Hidrossedimentologia prática. Interciencia, Ed.; Segunda.
Carvalho, N., Santos Ribeiro Coimbra, A., Payolla, B., Coelho de Castro, T., y Braga, A. (2003). Estudos do assoreamento de grandes reservatórios – O caso de Tucuruí. XXV
Seminário Nacional de Grandes Barragens. Accedido el 02 de julio del 2022, en https://docplayer.com.br/87882565-Newton-de-oliveira-carvalho.html
Crespo, J. (2015). Simulación de la Sedimentación de la Presa Mazar (Ecuador). UNIGIS. Accedido el 12 de febrero del 2022, en https://issuu.com/unigis_latina/docs/crespo/9
Dierssen, H. M., y Theberge, A. E. (2014). Bathymetry: History of Seafloor Mapping. Encyclopedia of Natural Resources, 2, 1-6 https://doi.org/10.1081/E-ENRW120047531
Donini, H. (2016). Diseño y construcción de obras de abrigo en talud DISEÑO, Ed.; Primera.
Estigoni, M., Matos, A., y Mauad, F. (2012). ANÁLISE DA ORIENTAÇÃO DA ANA PARA A ATUALIZAÇÃO DAS CURVAS COTA - AREA - VOLUME DE RESERVATÓRIOS. X ENES Encontro Nacional de Engenharia de Sedimentos: trabalhos selecionados. ABRH. Accedido el 02 de julio del 2022, en https://www.researchgate.net/publication/274062855_ANALISE_DA_ORIENTACAO _DA_ANA_PARA_A_ATUALIZACAO_DAS_CURVAS_COTA_-_AREA__VOLUME_DE_RESERVATORIOS
Ferrari, R., y Collins, K. (2006). Reconnaissance Techniques for Reservoir Surveys. JFIC, 981–989. Accedido el 25 de enero del 2022, en https://pubs.usgs.gov/misc/FISC_19472006/pdf/1st-7thFISCs-CD/8thFISC/Poster_Ferrari_Collins.pdf
Foteh, R., Garg, V., Nikam, B., Khadatare, M., Aggarwal, S., y Kumar, A. (2018). Reservoir Sedimentation Assessment Through Remote Sensing and Hydrological Modelling. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 46(11), 1893–1905. https://doi.org/10.1007/S12524-018-0843-6/FIGURES/6
França, P. (2019). Avaliação comparativa de métodos e técnicas batimétricas na obtenção das curvas Cota X Área X Volume de reservatórios em usinas hidrelétricas Universidade de Brasília. Accedido el 25 de enero del 2022, en https://www.abge.org.br/img/biblioteca/1_Fran%C3%A7a_2019.pdf
Ganasri, B., y Ramesh, H. (2016). Assessment of soil erosion by RUSLE model using remote sensing and GIS - A case study of Nethravathi Basin. Geoscience Frontiers, 7(6), 953–961. https://doi.org/10.1016/J.GSF.2015.10.007
Gerges, S. (1992). Ruido: Fundamentos e Controle. NR Editora, Ed.; Segunda, Vol. 1. NR Editora. Accedido el 11 de julio del 2022, en https://www.scribd.com/document/385754385/Ruido-Fundamentos-e-Controle-SamirGerges-1
Guevara, M. (2000). Embalses. En Estructuras Hidraulicas (pp. 1–31). Accedido el 14 de febrero del 2023, en https://www.academia.edu/7223828/Obras_hidraulicas_Embalses
Hauer, C., Wagner, B., Aigner, J., Holzapfel, P., Flödl, P., Liedermann, M., Tritthart, M., Sindelar, C., Pulg, U., Klösch, M., Haimann, M., Donnum, B. O., Stickler, M., y Habersack, H. (2018). State of the art, shortcomings and future challenges for a
sustainable sediment management in hydropower: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 98, 40–55. https://doi.org/10.1016/J.RSER.2018.08.031
Herrero, R. (2016, Febrero 29). Sedimentación de embalses ¿un tema de poco interés? Es el agua. Accedido el 19 de febrero del 2023, en https://eselagua.com/2016/02/29/sedimentacion-de-embalses-un-tema-de-poco-interes/
HYPACK. (2013). Capítulo 13 Volúmenes y Secciones Transversales Slideplayer Accedido el 17 de abril del 2023, en https://slideplayer.es/slide/151866/
HYPACK. (2020). Modelo TIN Docplayer Accedido el 17 de abril del 2023, en https://docplayer.es/212197139-Modelo-tin-evento-de-entrenamiento-hypack-2020.html
HYPACK. (2021). HYPACK User Manual Xylem Accedido el 18 de abril del 2023, en https://www.hypack.com/File%20Library/Resource%20Library/Manuals/2021/HYPAC K-2021-User-Manual.pdf
ICOLD, International Commission on Large Dams. (1989). Tailings Dams SafetyGuidelines. ICOLD International Commission on Large Dams. Accedido el 18 de enero del 2023, en https://www.icold-cigb.org/GB/publications/bulletins.asp
IHA, International Hydropower Association. (2019). Hydropower Erosion and Sedimentation A guide for hydropower project developers and operators on delivering good international industry practice IHA. Accedido el 15 de agosto del 2022, en https://www.hydropower.org/publications/hydropower-erosion-and-sedimentation-howto-guide
Iradukunda, P., Sang, J., Nyadawa, M., y Maina, C. (2020). Sedimentation effect on the storage capacity in lake Nakuru, Kenya. Journal of Sustainable Research in Engineering, 5(3), 149-158. Accedido el 03 de setiembre del 2022, en https://41.204.187.97/index.php/jsre/article/download/97/96
Itaipu Binacional. (n.d.). Documentos oficiales | ITAIPU BINACIONAL. Accedido el 03 de marzo del 2023, en https://www.itaipu.gov.py/es/institucional/documentos-oficiales
Itaipu Binacional. (2010). Embalse | ITAIPU BINACIONAL Accedido el 03 de marzo del 2023, en https://www.itaipu.gov.py/es/energia/embalse
Itaipu Binacional. (2023). Generación | ITAIPU BINACIONAL. Accedido el 31 de enero del 2024, en https://itaipu.gov.py/es/energia/generacion
Jom, S. (2010). Medición batimétrica para determinar el volumen de material sedimentado acumulado durante el tiempo de servicio del embalse Pueblo Viejo, de la Central Hidroeléctrica Chixoy. Universidad de San Carlos de Guatemala. Accedido el 18 de enero del 2022, en http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_3193_C.pdf
Kearns, T., y Breman, J. (2010). Bathymetry-the art and science of seafloor modeling for modern applications. ESRI, 1–36. Accedido el 10 de julio del 2022, en https://downloads2.esri.com/ESRIpress/images/169/OGLOBE_ch01.pdf
L-3 Communications SeaBeam Instruments. (2000). Multibeam Sonar Theory of Operation SEA BEAM, 1–107. Accedido el 15 de febrero del 2023, en https://www3.mbari.org/data/mbsystem/sonarfunction/SeaBeamMultibeamTheoryOper ation.pdf
Lane, E., y Koelzer, V. (1943). Density of Sediments Deposited in Reservoirs. Bureau of Reclamation Accedido el 12 de marzo del 2023, en https://water.usgs.gov/fisp/docs/Report_9.pdf
Lecaros, M. (2011). Estudio de sedimentación en el embalse Rapel Universidad de Chile. Accedido el 07 de febrero del 2023, en https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/104338
Linsley, R., Kihler, M., y Paulus, J. (1977). Hidrología para ingenieros (2nd ed.). Editorial McGraw-Hill Latinoamericana, S.A. Accedido el 11 de marzo del 2023, en https://www.academia.edu/37765494/Hidrolog%C3%ADa_para_Ingenieros_LINSLEY _KOHLER_y_PAULHUS
López, A. (2014). Batimetría Academia. Accedido el 31 de enero del 2022, en https://www.academia.edu/7355489/Batimetr%C3%ADa_Introducci%C3%B3n
López-Pujol, J., y Ponseti, M. (2008, Mayo 01). El proyecto de las Tres Gargantas de China: su historia y sus consecuencias. Estudios de Asia y África, 255–324. https://doi.org/10.24201/eaa.v43i2.1837
Maia, A. (2006). As conseqüências do assoreamento na operação de reservatórios formados por barragens. Universidade de São Paulo. https://doi.org/10.11606/T.18.2006.tde-18022007-204402
Maza, J., y García, M. (1996). Transporte de Sedimentos Manual de Ingeniería de Ríos. Accedido el 23 de agosto del 2022, en https://www.scribd.com/document/338259916/584-Transporte-de-sedimentos-pdf
Michaud, F., Ratzov, G., Sallarès, V., Collot, J., Pazmiño, N., y de La Torre, G. (2009). Métodos e Instrumentación acústica para la exploración en Geofísica Marina. ResearchGate. Accedido el 08 de julio del 2023, en https://www.researchgate.net/publication/280637178_Metodos_e_Instrumentacion_acu stica_para_la_exploracion_en_Geofisica_Marina#:~:text=Los%20m%C3%A9todos%2 0ac%C3%BAsticos%20se%20basan%20en%20el%20registro,capas%20en%20las%20q ue%20se%20divide%20la%20corteza.
Miller, C. (1953). Determination of the unit weight of sediment for use in sediment volume computations. Bureau of Reclamation. Accedido el 12 de marzo del 2023, en https://archives.colostate.edu/repositories/2/archival_objects/78257
Morris, G., y Fan J. (1998). Reservoir Sedimentation Handbook. McGraw-Hill Book Co., New York. Accedido el 18 de febrero del 2022, en https://www.engr.colostate.edu/~pierre/ce_old/classes/CE716/ResSedHandbook1_01.pd f
Mosa, S., Núñez, V., y Boso, M. (2009). Colmatación de los embalses de generación Hidroeléctrica del Noroeste Argentino aplicación de nuevas Metodologías Batimétricas. Aqua-LAC, 1(2), 93–104. https://doi.org/10.29104/phi-aqualac/2009-v1-2-01
Ninija, R., Sashikkumar, M. C., Rizvana. N., y Adlin, R. (2016). Sedimentation study in a reservoir using remote sensing technique. Ecology and Environmental Research, 14(4), 296–304. https://doi.org/10.15666/aeer/1404_296304
Norton, L., de Castro Filho, C., y Caviglione, J. (1998). Monitoramento do aporte de sedimentos no Lago de Itaipu e modelagem dos riscos de erosao na bacia do Rio Parana. Archivo Técnico de Itaipu Binacional. Itaipu Binacional. Accedido el 15 de febrero del 2023, en http://satedms.itaipu/Itens/1970871/4018859?o=0&e=0&admin=False&naolido=False& BloquearItemRevProtocolo=False&idDocRef=0&instancia=4503937&cache=True&_p =23&referer=lista
R2 Sonic. (2023). Multibeam Echosounder Equipment. R2 Sonic. Accedido el 01 de julio del 2023, en https://www.r2sonic.com/products/
Rahmani, V., Kastens, J., de Noyelles, F., Jakubauskas, M., Martinko, E., Huggins, D., Gnau, C., Liechti, P., Campbell, S., Callihan, R., y Blackwood, A. (2018). Examining Storage Capacity Loss and Sedimentation Rate of Large Reservoirs in the Central U.S. Great Plains. Water 2018, 10(2), 190. https://doi.org/10.3390/W10020190
Ristow, J. P. (2015). Estudo e desenvolvimento de algoritmos de sonar ativo para o mapeamento de áreas submersas. Universidade Federal de Santa Catarina. Accedido el 19 de febrero del 2023, en https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/158908
Sanz Montero, M. E. (2002). Aportes de sedimentos a embalses y tasas de erosión en distintos sectores de la cuenca del Ebro Geogaceta, 223–226. Accedido el 25 de abril del 2023, en https://rabida.uhu.es/dspace/handle/10272/9133
Smith, L., y Winkley, B. (1996). The response of the Lower Mississippi River to river engineering. Engineering Geology, 45(1–4), 433–455. https://doi.org/10.1016/S00137952(96)00025-7
Sonardyne. (2023, Abril 17). What are sidelobes? Sonardyne. Accedido el 27 de diciembre del 2023, en https://www.sonardyne.com/products-knowledge-base/what-are-sidelobes/
Souza, L. A. P. de. (2006). Revisão crítica da aplicabilidade dos métodos geofísicos na investigação de áreas submersas rasas Universidade de São Paulo. https://doi.org/10.11606/T.21.2006.TDE-30102006-171206
Strand, R. I. (1987). Design of Small Dams B. of R. U.S. Department of the Interior, Ed.; 3rd ed. Accedido el 12 de marzo del 2023, en https://zlibrary.to/pdfs/design-of-smalldams-0
Suarez, J. (2001). Control de Erosión en Zonas Tropicales. Instituto de Investigaciones sobre Erosión y Deslizamientos. Accedido el 15 de febrero del 2023, en https://docer.com.ar/doc/xn88se5
Vice Ministerio de Minas y Energías. (2021, Octubre 14). Reseña Energética. Accedido el 17 de febrero del 2022, en https://www.ssme.gov.py/vmme/index.php?option=com_content&view=article&id=121 3&Itemid=598&showall=1&FontSize=font-medium
Yang, C. T. (2006). Erosion and Sedimentation Manual. Bureau of Reclamation. Accedido el 12 de marzo del 2023, en https://www.usbr.gov/tsc/techreferences/mands/mandspdfs/Erosion%20and%20Sedimentation%20Manual.pdf
Zarris, D., y Lykoudi, E. (2017). Οptimum volumetric computation of fluvial sediment deposits in reservoirs by comparative analysis of different hydrographic survey methodologies. IOSR Journal of Applied Geology and Geophysics, 5(3), 75–80. https://doi.org/10.9790/0990-0503017580
Zenteno Gareca, J. (2018). Analisis de La Distribucion Espacial y Temporal Del Sedimento Acumulado en El Sector de La Obra de Toma Del Embalse San Jacinto Universidad Autónoma Juan Misael Saracho. Accedido el 02 de agosto del 2022, en https://es.scribd.com/document/493132240/TESIS-Analisis-de-La-DistribucionEspacial-y-Temporal-Del-Sedimento-Acumulado-en-El-Sector-de-La-Obra-de-TomaDel-Embalse-San-Jacinto
