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Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en

Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg

Simulación de la Sedimentación de la Presa Mazar (Ecuador) Simulation of the sedimentation of the Mazar Dam (Ecuador) by/por

José Luis Crespo Romero 1122907 A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS)

Quito, Ecuador, 07 de Agosto 2015

RESUMEN El presente proyecto de tesis logra una simulación o modelación del transporte de sedimentos en el embalse de la Presa Mazar (Ecuador), lo cual consistió en investigar las alternativas de modelamiento que permitan realizar la simulación de la sedimentación y así poder recomendar medidas de mitigación ante la acumulación de sedimentos.

Se usaron métodos de cálculo con un modelo hidrodinámico

unidimensional capaz de

modelar cambios en el lecho, a partir de ecuaciones de transporte de sedimentos. La herramienta usada para la modelación fue el software HEC-RAS 4.1.0 (Hydrology Engineering Center–River Analysis System). Dentro de esta, existe un módulo que permite realizar el cálculo de transporte de sedimentos, para condiciones de concentración, distribución granulométrica y velocidad de caída definida por el usuario.

El modelo se alimentó con datos históricos de caudales observados en la represa por un período de 36 años (1964 al 2000). Luego, mediante la utilización

de la ecuación de

transporte de sedimentos Ackers & White, ajustada para los parámetros característicos del embalse, se obtuvo resultados para los periodos de tiempo de 5, 15, 25, 50 años.

Considerando el periodo más extenso, se obtuvo un volumen de acumulación de sedimentos a lo largo del embalse de alrededor de 15 Hm3, con un incremento en la cota del lecho del río en el sector de la presa de 8 m y con una disminución de la energía remanente de 17 GWh. Se realizó una evaluación de mejoramiento al reducir la acumulación de sedimentos si se realizan trabajos de mitigación en los deslizamientos que actualmente se presentan. Se modeló una disminución de 10% de aporte por deslizamientos, y se obtuvo una reducción de 0.28 Hm3 para los 5 primeros años y de 0.93 Hm3 para los 50 años.

Dados los resultados positivos al modelar la reducción de los deslizamientos, se recomienda realizar trabajos de disminución en estos aportes de sedimentos mediante mecanismos que permitan esta reducción en al menos el porcentaje de la modelación.

Palabras clave: Simulación, Transporte de sedimentos, Embalse, HEC-RAS, Hidrodinámicos.

ABSTRACT

This thesis project achieved a sediments transportation simulation in the Mazar Dam (Ecuador). It involved an initial research about modeling alternatives that allow sediments simulation on a riverbed to be able to suggest mitigation methods facing sediment accumulation.

Calculation methods were used in a one-dimensional hydrodynamics tool that is able to model changes in the riverbed, based on sediment transportation equations. This modeling tool is the HEC-RAS 4.1.0 (Hydrology Engineering Center-River Analysis System) software.

It includes a module that calculates sediment transportation, for conditions of concentration, particle size distribution, and fall velocity which are defined by the user.

The model was parameterized using historical data from the dam for the period of 36 years (1964 to 2000). Using the sediment transportation equation of Ackers & White, adjusted to the characteristic parameters of the reservoir, the simulation showed results that were evaluated for 5, 15, 25, and 50-years periods. If the longest period is taken, it obtains a sediments accumulation in the reservoir of about 15 Hm3, with a growth of the riverbed level in the Dam area of influence of about 8 m and it would diminishes energy production in 17 GWh. Some preventing measures have been introduced in order to minimize landslides.

Hence, a decrease of 10% of landslides contribution was modeled; this condition introduced in the software yielded a reduction of 0.28 Hm3 for the first 5 years and 0.93 Hm3 for 50 years.

Given the positive results when modelling the landslides reduction, it is recommended that further mitigation mechanisms would be studied in order to decrease sediment deposition in dam influence area In the best case scenario, this reduction should aim the percentage obtained by the model.

Keywords: Modeling, Sediment Transport, Reservoir, HEC-RAS, Hydrodynamics.

DEDICATORIA

A mi hijo José Emilio, mi mayor y mejor obra y para mi esposa el amor de mi vida…….

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar a Dios que me ha brindado la oportunidad de concluir esta meta más en mi vida.

A mis padres y hermanos que me han brindado el apoyo incondicional, sin el cual no hubiese podido culminar con esta etapa en mi vida profesional.

A mi director de tesis Leo Zurita por su gran ayuda y guía que me supo brindar durante todo el proceso de realización de este proyecto.

Contenido Contenido ................................................................................................................................... 7 Lista de Ilustraciones .............................................................................................................. 10 Lista de Tablas ........................................................................................................................ 12

1

2

Introducción .......................................................................................................................... 13 1.1

Antecedentes .................................................................................................................. 13

1.2

Objetivo general ............................................................................................................. 14

1.3

Objetivos específicos...................................................................................................... 14

1.4

Preguntas de Investigación ............................................................................................. 14

1.5

Hipótesis ......................................................................................................................... 14

1.6

Justificación .................................................................................................................... 14

1.7

Alcance ........................................................................................................................... 15

Revisión de Literatura, Marco Teórico. ............................................................................... 16 2.1

Esquema de una central de generación Hidroeléctrica.................................................. 16

2.2

Fundamentos Básicos de la Sedimentación. .................................................................. 17

2.2.1 Sedimentos. .................................................................................................................... 17 2.2.2 Fuentes de sedimentos. ................................................................................................... 17 2.3

Proceso de transporte de sedimentos en cauces naturales. ............................................ 18

2.4

Características de los Sedimentos. ................................................................................. 18

2.4.1 Forma de la partícula. ..................................................................................................... 19 2.4.2 Tamaño. .......................................................................................................................... 20 2.4.3 Densidad. ........................................................................................................................ 21 2.4.4 Peso específico. .............................................................................................................. 22 2.4.5 Velocidad de caída. ........................................................................................................ 22 7

2.5

Inicio del movimiento de una partícula. ........................................................................ 23

2.5.1 Formas de transporte de sedimentos. ............................................................................. 25 2.6

Modelos Hidrodinámicos para el cálculo de transporte de sedimentos. ...................... 26

2.6.1 Ecuaciones de Transporte de sedimentos. ...................................................................... 27 2.6.2 Fundamentos básicos de la modelación del transporte de sedimentos........................... 30 2.6.3 Software de modelación hidrodinámica para transporte de sedimentos. ....................... 32 2.7 3

Casos de estudio ............................................................................................................ 37

Metodología. ......................................................................................................................... 39 3.1

Descripción General del Proyecto de Generación Hidroeléctrica Mazar. ..................... 39

3.1.1 Generalidades del Proyecto. ........................................................................................... 41 3.2

Lineamientos generales para la aplicación del Modelo. ................................................ 43

3.2.1 Topografía de la cuenca del río. ..................................................................................... 44 3.2.2 Granulometría del material presente en el río. ............................................................... 44 3.2.3 Información hidrométrica. .............................................................................................. 45 3.3

Implementación del modelo HEC-RAS. ........................................................................ 47

3.3.1 Creación de la geometría del embalse mediante Sistemas de Información Geográfica (HEC-GeoRAS). .................................................................................................... 49 3.3.2 Generar archivo RAS. ................................................................................................... 52 3.3.3 Iniciar HEC-RAS. .......................................................................................................... 53 3.3.4 Archivo de Sedimentos .................................................................................................. 58 3.3.5 Análisis de transporte de sedimentos ............................................................................ 64 3.3.6 Visualizar Resultados. .................................................................................................... 65

4

3.4

Cálculo de Productividad. .............................................................................................. 66

3.5

Método de Mitigación de efectos de sedimentación. ..................................................... 67

Resultados y Análisis ............................................................................................................ 68 4.1

Resultados. ..................................................................................................................... 68

8

4.1.1 Resultado del análisis de transporte de sedimentos. ...................................................... 68 4.1.2 Resultados de reducción de aporte de sedimentos por deslizamientos. ......................... 81 4.1.3 Resultados de Cálculo de productividad. ....................................................................... 82 4.2

Análisis ........................................................................................................................... 91

4.2.1 Interpretación de los Resultados. ................................................................................... 91 4.2.2 Análisis y discusión de la metodología y propuesta de mejoras. ................................... 93 5

6

Conclusiones y Recomendaciones ........................................................................................ 97 5.1

Conclusiones. ................................................................................................................. 97

5.2

Recomendaciones ........................................................................................................... 98

Referencias .......................................................................................................................... 101

9

Lista de Ilustraciones Ilustración 2-1.Esquema general de una central hidroeléctrica. .................................................. 16 Ilustración 2-2. Típicas formas de una partícula de sedimento .................................................... 19 Ilustración 2-3. Diferentes formas de transporte de sedimentos. .................................................. 26 Ilustración 2-4. Discretización de las series de flujo. .................................................................. 31 Ilustración 2-5. Acción del flujo sobre una partícula ................................................................... 32 Ilustración 3-1. Ubicación de la Central Hidroeléctrica Mazar. .................................................. 40 Ilustración 3-2. Ubicación del complejo Paute-Mazar-Molino. .................................................. 42 Ilustración 3-3. Restitución aerofotogramétrica de la topografía del Río Paute. .......................... 44 Ilustración 3-4. Esquema de la metodología. ................................................................................ 48 Ilustración 3-5. Lista de Capas que se pueden obtener con HEC GeoRAS. ................................. 50 Ilustración 3-6. Capa Stream Centerline. ..................................................................................... 50 Ilustración 3-7. Capa Bank Lines................................................................................................ 51 Ilustración 3-8. Capa Flow Paths Centerlines. ............................................................................ 51 Ilustración 3-9. Capa de Secciones Transversales. ...................................................................... 52 Ilustración 3-10. Datos característicos de la Presa Mazar. ........................................................... 54 Ilustración 3-11. Editor de compuertas de la Presa (Desagüe de Fondo). .................................... 54 Ilustración 3-12. Corte transversal de la Presa Mazar. ................................................................. 55 Ilustración 3-13. Editor de Flujo casi no permanente. .................................................................. 55 Ilustración 3-14. Sección transversal 33078.95 ubicada en la cola del embalse. ......................... 57 Ilustración 3-15. Apertura de compuertas del desagüe de Fondo. ................................................ 58 Ilustración 3-16. Editor de archivo de Sedimentos. ..................................................................... 58 Ilustración 3-17. Granulometría del cauce. ................................................................................... 60 Ilustración 3-18. Ventana de condiciones de contorno. ................................................................ 61 Ilustración 3-19. Ingreso de datos de sedimento. .......................................................................... 62 Ilustración 3-20. Curva de Descarga en la sección aguas arriba. ................................................. 63 Ilustración 3-21. Elementos necesarios para la aplicación del módulo de sedimentos. .............. 64 Ilustración 3-22. Cálculo de módulo de Sedimentos. .................................................................. 65 Ilustración 3-23. Menú de HEC-RAS para aportes laterales de sedimentos. ............................... 67 Ilustración 4-1. Acumulación de sedimentos en el sector de la presa sección (1325.408) periodo de 5 años .......................................................................................................................... 69 Ilustración 4-2. Acumulación y socavación en el cauce en la cola del embalse. ......................... 69 10

Ilustración 4-3. Acumulación de sedimentos en el sector de la presa sección (1325.408). .......... 71 Ilustración 4-4. Acumulación y socavación en el cauce en la cola del embalse. ......................... 72 Ilustración 4-5. Acumulación de sedimentos en el sector de la presa sección (1325.408). .......... 74 Ilustración 4-6.Acumulación y socavación en el cauce en la cola del embalse. .......................... 76 Ilustración 4-7. Acumulación de sedimentos en el sector de la presa sección (1325.408). .......... 78 Ilustración 4-8.Acumulación y socavación en el cauce en la cola del embalse. .......................... 80 Ilustración 4-9. Clasificación de las técnicas de Mitigación (función del trabajo que se realiza en el material a ser estabilizado). .................................................................................................. 93

11

Tablas Tabla 2-1 : Clasificación de los sedimentos por tamaño según American Geophysical Union............................................................................................................................................. 21 Tabla 3-1. Granulometría del río Paute......................................................................................... 45 Tabla 3-2. Caudales promedios (m3/s) mensuales período (1964-2000). ................................... 46 Tabla 3-3. Descripción de secciones transversales más relevantes. ............................................. 52 Tabla 3-4. Concentración de sedimentos. ..................................................................................... 63 Tabla 4-1. Variación de cota del cauce en sector de la presa sección (1325.408). ....................... 69 Tabla 4-2. Variación de cota del cauce con la modelación para 5 años. ...................................... 70 Tabla 4-3. Variación de cota del cauce en sector de la presa sección (1325.408). ....................... 71 Tabla 4-4. . Variación de cota del cauce con la modelación para 15 años. .................................. 73 Tabla 4-5. Variación de cota del cauce en sector de la presa sección (1325.408). ....................... 75 Tabla 4-6. Variación de cota del cauce con la modelación para 25 años. .................................... 77 Tabla 4-7. Variación de cota del cauce en sector de la presa sección (1325.408). ....................... 79 Tabla 4-8. Variación de cota del cauce con la modelación para 25 años . ................................... 81 Tabla 4-9. Variación de Nivel del cauce y volumen con reducción de deslizamientos en 5 y 50 años. ......................................................................................................................................... 82 Tabla 4-10. Energía Remanente y Productividad para Mazar y Molino periodo 5 años. ............ 84 Tabla 4-11. Energía Remanente y Productividad para Mazar y Molino periodo 15 años. .......... 86 Tabla 4-12. Energía Remanente y Productividad para Mazar y Molino periodo 25 años. .......... 88 Tabla 4-13. Energía Remanente y Productividad para Mazar y Molino periodo 50 años. .......... 90 Tabla 4-14. Datos de variaciones de cota, y acumulación de sedimentos. ................................... 92

12

1

Introducción

1.1 Antecedentes El Proyecto Hidroeléctrico Paute-Mazar fue concebido en el Plan Nacional de Electrificación de Ecuador como la segunda etapa de la ejecución del Proyecto Paute Integral (CONELEC, 2002). El mismo que aprovecha el potencial hidro-energético del tramo medio del Río Paute en el sector de la Cola de San Pablo. Dicho Proyecto Integral está constituido por la actual operación de la Central Paute-Molino y Paute-Mazar, así como la construcción de los Proyectos Sopladora y Cardenillo.

El Proyecto está ubicado al sur - este del Ecuador entre los límites de las Provincias de Azuay y Cañar. El sitio de las obras se encuentra aproximadamente en el Km. 105 de la vía CuencaPaute- Guarumales. Consiste en el aprovechamiento del Río Paute aguas arriba del Proyecto Paute-Molino, en las inmediaciones de la desembocadura del río Mazar. Tiene una capacidad instalada de 170MW, y aporta al SNI (Sistema Nacional Interconectado) con una generación anual promedio de 800 GWh. Su embalse de 410Hm3 de volumen total permite tener una mayor regulación del caudal del Río Paute, por lo que permite incrementar la energía firme en la Central Paute-Molino.

La Central Paute Molino dispone de una presa que lleva el nombre de Daniel Palacios la misma que es de tipo arco gravedad, posee un embalse de 120 Hm3, y tiene una capacidad instalada de 1100MW. El complejo Hidroeléctrico Paute, inició con la construcción de la central Molino en el año 1976 con la fase A-B (5 unidades de generación 500MW) y estas entraron en operación en 1983. Posterior a esto se inició con la fase C (5 unidades de generación 600MW), entrando en funcionamiento en 1991. La central Mazar es la otra central que por el momento está en funcionamiento y forma parte del complejo, la cual inició su construcción de toda la obra (Presa y 2 unidades de generación de 85 MW cada una) en el 2005, y fue inaugurada con sus 2 unidades en operación en el 2010. Además existen 2 proyectos que completaran todo el complejo, la Central Sopladora (487MW) que se encuentra en fase de construcción y se estima entre en operación en el 2016 y la Central Cardenillo (595MW), que se encuentra en fase de diseño.

13

La presencia de la presa Mazar ocasiona la discontinuidad en el cauce natural, lo que provoca una retención del material que arrastra el río. Esta acumulación de sedimentos en la cola del embalse, podría provocar una disminución muy considerable en la capacidad de almacenamiento de agua, lo cual tendría una repercusión directa en la capacidad de producción de energía eléctrica.

1.2 Objetivo general El objetivo general, es simular el comportamiento del arrastre de sedimentos que se tiene en el embalse de la Presa MAZAR (Ecuador) con el fin de aconsejar óptimas formas de manejo de los sedimentos acumulados a lo largo del embalse de la presa. .

1.3 Objetivos específicos 

Determinar en el corto (5años), el mediano (15 y 25 años) y el largo plazo (50 años), la medida de cómo será afectado el embalse Mazar con la acumulación de sedimentos, y cómo afectará a la producción de energía.



Desarrollar un sistema de medidas que ayuden al manejo y mitigación de los impactos que produzcan la acumulación de sedimentos en el embalse Mazar.

1.4 Preguntas de Investigación 

¿En qué medida será afectado el embalse Mazar en el corto (5años), el mediano (15 y 25 años) y el largo plazo (50 años), por la acumulación de sedimentos y en cuanto se afectará la producción de energía?



¿Cuáles medidas se pueden adoptar para mitigar los impactos que producen la acumulación de sedimentos en el embalse Mazar?

1.5 Hipótesis El uso de información geográfica y datos técnicos permite modelar el comportamiento del río Paute para estimar la afectación que produce la acumulación de sedimentos en el funcionamiento de la presa Mazar.

1.6 Justificación Este tema tiene relevancia para Ecuador y de manera específica para “CELEC” (Corporación Eléctrica del Ecuador), en la Unidad de Negocios “Hidropaute”, debido a que por la producción de sedimentos en la cola del embalse, se espera una disminución del volumen

14

total del embalse lo que implicaría una disminución en la capacidad de almacenamiento de agua, consecuentemente a esto se produciría una reducción en la producción de energía eléctrica; lo cual es muy perjudicial para el Ecuador, debido a la gran dependencia del país a la producción del complejo PAUTE-MAZAR y PAUTE-MOLINO. La producción del año 2013, de Paute-Mazar es de 614,723 GWh, con un porcentaje de aporte de 3,07% del total de la demanda del Ecuador (Hidropaute, 2013a) y Paute-Molino es de 5215,99 GWh, con un porcentaje de aporte de 26,7% del total de la demanda del Ecuador (Hidropaute, 2013b).

Además de los problemas antes mencionados se puede manifestar que la producción de sedimentos afecta a la calidad de agua del embalse que repercutirá en el deterioro de sistemas de la central tales como turbinas, tuberías, válvulas, filtros, bombas de presión y otros sistemas. Dichos deterioros requieren de procesos de mantenimiento, que hace necesario una parada de la producción de las unidades de generación afectadas para su debida intervención y solución.

1.7 Alcance Con este estudio se pretende obtener una estimación de la afectación de la sedimentación a corto, mediano y largo plazo, lo que implica poder cuantificar la repercusión que tiene la sedimentación en la producción de energía eléctrica. También se determinara medidas a tomar para mitigar el impacto de la sedimentación.

Cabe mencionar que los resultados que se obtendrán no se pueden considerar como exactos debido a que los tipos de modelaciones que pueden modelar este fenómeno de sedimentación son altamente complejos, por la gran cantidad de variables que implica la sedimentación.

Por lo tanto, los resultados serán aproximaciones que permitirán tener una percepción de la tendencia de comportamiento del fenómeno de estudio.

Los resultados que se obtengan permitirán evaluar cuantitativa y cualitativamente la capacidad de transporte de sólidos de la cola del embalse MAZAR, y el comportamiento del mismo ante un flujo gradualmente variado no permanente. Esto facilitará el desarrollo y establecimiento de medidas de control para casos de socavación y azolvamiento.

15

2

Revisión de Literatura, Marco Teórico.

2.1 Esquema de una central de generación Hidroeléctrica.

El principio general del funcionamiento (ver Ilustración 2-1) de una central de generación hidroeléctrica, consiste en la utilización de la energía hidráulica para convertirla en energía eléctrica. Esta se obtiene a través del aprovechamiento de la energía potencial que posee una masa de agua en su cauce natural en virtud de un desnivel. Este desnivel puede ser creado por una presa que permite obtener la energía potencial. La caída de agua provocada por el embalse, es conducida mediante una tubería forzada hacia una turbina hidráulica, la misma que transmite a un generador la energía mecánica de movimiento rotativo,

y

finalmente en el generador se transforma en energía eléctrica.

Ilustración 2-1.Esquema general de una central hidroeléctrica (Planeta Neutro, 2011)

Mediola, Aguirre y Aguilar (2012) manifiestan que una central hidroeléctrica es considerada más rentable para generar electricidad que una central térmica, aunque posee un costo inicial muy elevado, pero luego de la puesta en operación el costo de generación por Kwh, es muy bajo en comparación con las demás formas de generación. Estos costos que se presentan a diario por el CENACE (Centro Nacional de Control de Energía) en donde se puede observar que el Kwh de generación hidroeléctrica es de 0,2 ctvs USD/Kwh y de generación térmica (la de menor costo entre los diferentes tipos de generadores térmicos) es de 3,49 ctvs USD/Kwh (CENACE, 2014). Esta diferencia de costos es debido a que los gastos de operación y mantenimiento son relativamente bajos en una central hidroeléctrica. Uno de los

16

limitantes en la operación de este tipo de centrales, son las condiciones pluviométricas; esto debido a que de cambiar los patrones de precipitaciones, los caudales de ingreso hacia las plantas hidroeléctricas, podrían estar por debajo de los valores con los que se realizaron los cálculos de diseño, y no podrían operar en condiciones normales.

Cada central hidroeléctrica es única, debido a que cada una tiene distintas características, ya que se debe adaptar a las particularidades del terreno y topografía, y en función de esto se poseen distintos niveles de caída de agua, lo cual permite determinar la magnitud de la potencia que se podrá instalar.

El emplazamiento de la central

hidroeléctrica, está restringido por las características

topográficas de las cuencas hidrográficas, las mismas que van a brindar la materia prima para la generación, por esta razón en la mayoría de los casos, estas instalaciones se encuentran alejadas de las zonas de consumo (Carrera y Aguirre, 2013).

2.2 Fundamentos Básicos de la Sedimentación.

2.2.1 Sedimentos.

Los sedimentos son fragmentos que se desprenden de las rocas o suelos, los cuales son transportados por las aguas y por los vientos (Garcia y Maza, 1996a). Todo este material es transportado aguas abajo por los cauces de los ríos y depositados finalmente en lagos, embalses y océanos.

2.2.2 Fuentes de sedimentos.

Tiene cierto grado de complejidad poder manifestar con precisión las fuentes que producen los sedimentos que llegan a un río y que son acarreados por su corriente. Debido a la influencia del hombre las fuentes de sedimentos se pueden clasificar en

naturales y

artificiales (Garcia y Maza, 1996a).

2.2.2.1 Naturales.

Unas de las fuentes de sedimentos son los vientos que transportan partículas y se depositan en las corrientes de agua. También se consideran a las lluvias como creadoras de sedimentos debido a que las gotas de agua, al impactarse con el terreno, mueven y arrancan partículas del suelo y rocas a los cauces de los ríos.

17

Los deslizamientos de grandes masas de tierra y rocas, además del impacto inmediato, son la causa de que mucho material quede suelto y sin protección, y con la interacción con la lluvia y vientos, dichos materiales llegan a los ríos (Garcia y Maza, 1996a).

2.2.2.2 Artificiales.

Cuando el hombre provoca la destrucción de bosques y praderas, con el afán de crear terrenos para cultivos o construcciones para el desarrollo urbano o industrial, implica que los terrenos se queden sin su manto protector lo que expone el suelo a una erosión más fuerte.

Estas son las actividades que más sedimentos producen actualmente (Garcia y Maza, 1996a).

2.3 Proceso de transporte de sedimentos en cauces naturales.

Lo más relevante a tener en cuenta para un estudio fluvial es que las características propias de un río no son constantes. El caudal, el perfil longitudinal y las secciones transversales del cauce son parámetros que no se mantienen fijos, y la rugosidad es un parámetro muy difícil de definir. Por tal razón los cálculos de hidráulica fluvial no son completamente precisos (Carrera y Aguirre, 2013).

Los sedimentos se mueven en un cauce natural como sedimentos en suspensión (material más fino) en el flujo o como arrastre de fondo (material más grueso), que se desliza o rueda a lo largo del lecho del río o canal. (Linsley, Kohler, y Paulus, 1977).

En un río siempre se presentan los dos tipos de transporte conjuntamente y las proporciones entre uno y el otro dependen esencialmente de las condiciones orográficas, geológicas, climatológicas o forestales de la cuenca (Chacon y Pazmino, 2010).

2.4 Características de los Sedimentos.

Es necesario indicar que los sedimentos se clasifican en partículas cohesivas y no cohesivas.

Las primeras son las que se encuentran adheridas unas a otras, lo cual ofrece una resistencia adicional para el transporte, a esta se lo conoce como fuerza de cohesión (Carrera y Aguirre, 2013), y esta fuerza es mucho más grande que su propio peso ya que se consideran partículas de granos muy finos. En el caso de los materiales no cohesivos, estos carecen de esta fuerza adicional, y para ser arrastrados la única fuerza que genera la resistencia al transporte es su propio peso (Carrera y Aguirre, 2013).

Las principales características que definen a un sedimento no cohesivo 

Forma.

18



TamaĂąo.



Densidad.



Peso especĂ­fico.



Velocidad de caĂ­da.

2.4.1 Forma de la partĂ­cula.

Esta es la caracterĂ­stica que

describe

al aspecto

y apariencia

de la partĂ­cula,

independientemente de sus tamaĂąo, densidad o composiciĂłn mineralĂłgica. La forma es muy importante, porque afecta en el movimiento de las partĂ­culas que caen o se desplazan en cauce (Garcia y Maza, 1996a). Entre las formas mĂĄs tĂ­picas se tienen (ver IlustraciĂłn 2-2):

IlustraciĂłn 2-2. TĂ­picas formas de una partĂ­cula de sedimento (Garcia y Maza, 1996a).

Una manera sencilla de definir la forma de una partĂ­cula de sedimento es a travĂŠs de su redondez, esfericidad y el factor de forma (Carrera y Aguirre, 2013).

Redondez: Este Ă­ndice define el contorno o bordes de una partĂ­cula (Carrera y Aguirre, 2013).

Esfericidad: Es la relaciĂłn ente el ĂĄrea superficial de una esfera de volumen equivalente al de la partĂ­cula y el ĂĄrea superficial de la partĂ­cula (Carrera y Aguirre, 2013). Se explica en la EcuaciĂłn 2-1. đ?&#x;‘

đ?›€ = √đ?’ƒâˆ—đ?’„ đ?’‚đ?&#x;?

EcuaciĂłn 2-1 (Carrera y Aguirre, 2013).

19

đ?›€ = Esfericidad. đ??š = Arista mas larga đ??› = Arista de longitud intermedia đ??œ = Arista mas corta.

Factor de forma (FF): Se define por la siguiente ecuaciĂłn (ver EcuaciĂłn 2-2).

đ??…đ??… =

đ??œ √đ??š ∗ đ??›

EcuaciĂłn 2-2 (Carrera y Aguirre , 2013).

2.4.2 TamaĂąo.

Es una de las propiedades mĂĄs importantes y usadas para cĂĄlculos y simulaciones; pero el tamaĂąo es muy difĂ­cil de determinar, ya que los sedimentos naturales tienen muy diversas formas y nunca alcanzan la forma de esferas en que podrĂ­an conocerse su tamaĂąo con su diĂĄmetro. “El tamaĂąo de una partĂ­cula de sedimento suele definirse en tĂŠrminos de su volumen o de su velocidad de caĂ­da, o por el tamaĂąo de la abertura de la malla de una cribaâ€? (Garcia y Maza, 1996a, p. 25).

La Tabla 2-1 presenta la clasificaciĂłn de sedimentos segĂşn tamaĂąo, dada por la American Geophysical Union.

20

Grupo

Piedras (quijarros)

Cantos (cascajos)

Grava

Clase Muy Grande

2048 - 4096

Grande

1024 - 2048

Mediana

512 - 1024

Pequena

256 - 512

Grande

128 - 256

Pequena

64 - 128

Muy gruesa

32 - 64

Gruesa

16 - 32

Mediana

8 - 16

Fina

4-8

Muy fina

2-4

Muy Gruesa

1-2

Gruesa Arena

Mediana Fina

Limo

Arcilla

Tamaño (mm)

0,5 - 1 0,25 - 0,5 0,125 - 0,25

Muy Fina

0,0625 - 0,125

Gruesa

0,031 - 0,0625

Mediana

0,016 - 0,031

Fina

0,008 - 0,016

Muy Fina

0,004 - 0,008

Gruesa

0,002 - 0,004

Mediana

0,001 - 0,002

Fina

0,0005 - 0,001

Muy fina

0,00024 - 0,0005

Tabla 2-1 : Clasificación de los sedimentos por tamaño según American Geophysical Union (Garcia y Maza, 1996).

2.4.3 Densidad.

Se define como la relación entre la masa (M) que posee la partícula y su volumen (V) (ver Ecuación 2-3) (Carrera y Aguirre, 2013).

21

Ď =

M V

EcuaciĂłn 2-3(Carrera y Aguirre, 2013).

2.4.4 Peso especĂ­fico.

Se define como la relaciĂłn entre el peso de la partĂ­cula (P) y su volumen (V), o lo que es igual, el producto de la densidad (Ď ) y la gravedad (g) (ver EcuaciĂłn 2-4 y EcuaciĂłn 2-5) (Carrera y Aguirre, 2013). Îł=

P V

EcuaciĂłn 2-4 (Carrera y Aguirre, 2013).

Îł=gâˆ—Ď EcuaciĂłn 2-5 (Carrera y Aguirre, 2013).

2.4.5 Velocidad de caĂ­da.

Este es la caracterĂ­stica mĂĄs importante de todas, pues afecta a la capacidad de arrastre del rĂ­o y condiciona la forma del lecho. “En un fluido en reposo las partĂ­culas mĂĄs pesadas se sedimentan con un movimiento vertical hacia abajo. La velocidad final que alcanza la partĂ­cula es la velocidad en equilibrio, en donde la suma de las fuerzas, gravitacional, flotaciĂłn y arrastre es igual a ceroâ€? (Carrera y Aguirre, 2013, p. 24).

La velocidad de caĂ­da se expresa (ver EcuaciĂłn 2-6 ): đ?‘Šđ?‘œ = −√

4đ?‘”đ?‘‘đ?‘ (đ?‘ − 1) 24đ?œ‡ 3( + 1.5) đ?œŒđ?‘‘đ?‘ đ?‘¤đ?‘œ

EcuaciĂłn 2-6 (Carrera y Aguirre, 2013).

đ?‘Šđ?‘œ : Velocidad del sedimento. đ?‘”: AceleraciĂłn de la gravedad. đ?‘‘đ?‘ : DiĂĄmetro del sedimento. đ?œ‡: Viscosidad del fluido. đ?œŒ: Densidad del fluido, y đ?‘ la densidad relativa.

22

2.5 Inicio del movimiento de una partĂ­cula.

El fondo de un cauce estĂĄ conformado por partĂ­culas sĂłlidas, las cuales son sometidas a la acciĂłn de las fuerzas hidrodinĂĄmicas del flujo como son la fuerza de arrastre, sustentaciĂłn y las fuerzas viscosas sobre la superficie de la partĂ­cula; cuya resultante, si se hace mayor que las fuerzas de equilibrio como son la gravedad y la cohesiĂłn, harĂĄ que la partĂ­cula inicie su movimiento, a esta se lo conoce como CondiciĂłn CrĂ­tica (Rivas, Molina Aguilar, y Castillo Contreras, s.f.).

Con lo mencionado se puede deducir que la condiciĂłn crĂ­tica de arrastre incipiente de partĂ­culas

o Umbral

de Movimiento, puede ser expresada como una funciĂłn

de las

características del material del cauce y de las características del flujo. (Carrera y Aguirre , 2013) Por tal razón el transporte incipiente es una función de (ver Ecuación 2-7): 

El esfuerzo cortante del lecho (đ?œ?đ?‘œ ).



La densidad del sedimento (đ?œŒđ?‘ ).



La densidad del fluido (đ?œŒ).



El diĂĄmetro del sedimento (đ?‘‘đ?‘ ).



La aceleraciĂłn de la gravedad (đ?‘”).



La viscosidad del fluido (đ?œ‡) .đ?‘“ (

đ?œ?đ?‘œ

√đ?‘”đ?‘‘đ?‘

;

đ?œŒđ?‘ đ?œŒ

;đ?œŒ

đ?‘‘đ?‘ đ?‘‰âˆ— đ?œ‡

)=0

EcuaciĂłn 2-7 (Chanson, 2004 citado por Carrera y Aguirre, 2013).

La velocidad de corte (đ?‘‰ ∗) es producida por el efecto del movimiento de carga o arrastre de fondo (ver EcuaciĂłn 2-8): đ?‘‰ ∗= √

đ?œ?đ?‘œ đ?œŒ

EcuaciĂłn 2-8 (Chanson, 2004 citado por Carrera y Aguirre, 2013).

De donde el esfuerzo cortante (đ?œ?0 ) es (ver EcuaciĂłn 2-9): 1 đ?œ?đ?‘œ = đ??śđ?‘‘ đ?œŒđ?‘‰ 2 2 EcuaciĂłn 2-9

Donde đ??śđ?‘‘ , representa la fricciĂłn superficial y V es la velocidad media de flujo.

23

Y una expresiĂłn simplificada, para el esfuerzo cortante, para un rĂ­o (ver EcuaciĂłn 2-10): đ?œ?đ?‘œ ≈ đ?œŒ ∗ đ?‘” ∗ đ?‘Œđ?‘› ∗ đ?‘ đ?‘’đ?‘›(đ?œƒ) EcuaciĂłn 2-10

DĂłnde: đ?‘Œđ?‘› : Es el calado de agua. đ?‘ đ?‘’đ?‘›(đ?œƒ): La pendiente del lecho.

Por lo que la velocidad de corte (đ?‘‰ ∗) de un flujo en equilibrio (ver EcuaciĂłn 2-11) se presenta: đ?‘‰ ∗= √đ?‘”

đ??ˇđ??ť ∗ đ?‘ đ?‘’đ?‘›(đ?œƒ) 4

EcuaciĂłn 2-11

DĂłnde: đ??ˇđ??ť : Es el diĂĄmetro hidrĂĄulico.

En rĂ­os se puede considerar el diĂĄmetro hidrĂĄulico igual a 4 veces el calado, con que se tiene (ver EcuaciĂłn 2-12): đ?‘‰ ∗≈ √đ?‘”đ?‘Œđ?‘› đ?‘ đ?‘’đ?‘›(đ?œƒ) EcuaciĂłn 2-12

Con lo que el transporte incipiente, en tĂŠrminos de la velocidad crĂ­tica se representa como (ver EcuaciĂłn 2-13): đ?‘‰ ∗ đ?œŒđ?‘ đ?‘‘đ?‘ đ?‘‰ ∗ đ?‘“( ; ;đ?œŒ )=0 đ?œ‡ √đ?‘”đ?‘‘đ?‘ đ?œŒ EcuaciĂłn 2-13

En donde el primer tĂŠrmino dentro del parĂŠntesis se lo conoce como el nĂşmero de Froude, el segundo tĂŠrmino como la gravedad especĂ­fica, y el Ăşltimo como el nĂşmero de Reynolds.

El nĂşmero de Reynolds, es un parĂĄmetro primordial en la ocurrencia del movimiento de lecho y se expresa en funciĂłn del tamaĂąo del sedimento y la velocidad (ver EcuaciĂłn 2-14). đ?‘…đ?‘’∗ = đ?œŒ

đ?‘‘đ?‘ ∗ đ?‘‰âˆ— đ?œ‡

EcuaciĂłn 2-14

24

đ?‘…đ?‘’∗ : Numero de Reynolds de la partĂ­cula. đ?‘‘đ?‘ : DiĂĄmetro del sedimento. đ?œ‡: Viscosidad cinemĂĄtica.

Según la relación entre la velocidad de caída y la velocidad cortante, Raudkivi (2012) manifiesta: �

6.0 > đ?‘‰ > 2.0 Transporte de fondo, por deslizamiento. ∗

�

2.0 > đ?‘‰ > 0.7 Transporte de fondo por saltaciĂłn. ∗

�

0.7 > đ?‘‰ > 0.0 Transporte en suspensiĂłn. ∗

2.5.1 Formas de transporte de sedimentos.

Como ya se mencionĂł anteriormente existe dos grandes grupos de transporte del sedimento el de fondo o carga de lecho y el de suspensiĂłn (ver IlustraciĂłn 2-3), una de las diferencias que se puede anotar, es que en el primer caso las partĂ­culas transportadas tienen un contacto con el lecho. Pero en el segundo caso las partĂ­culas se distribuyen en la totalidad de la columna de agua, con un contacto casi nulo con el lecho del cauce (Carrera y Aguirre , 2013). Una de las diferencias fundamentales en el comportamiento del sedimento en el fondo como en suspensiĂłn es que en el transporte de fondo dependen las caracterĂ­sticas hidrĂĄulicas de la corriente y de las caracterĂ­sticas fĂ­sicas de la material. Lo cual no ocurre con el material en suspensiĂłn ya que es independiente de las particularidades propias de la hidrĂĄulica de la corriente (Garcia y Maza, 1996b). Para finalizar se puede acotar que el transporte de fondo estĂĄ asociado a sedimentos relativamente gruesos (arenas hacia arriba), y el material en suspensiĂłn estĂĄ considerado al sedimento fino (desde arenas finas hacia abajo).

En un cauce natural, el transporte de sedimentos se compone de una carga de fondo y una carga en suspensiĂłn y la suma de estas dos se denomina carga total (Vivas y Campusano, 2004).

25

FLUJO Columna de Agua

Suspensión

Fondo o cargo de lecho

Ilustración 2-3. Diferentes formas de transporte de sedimentos (Vivas y Campusano, 2004).

2.6 Modelos Hidrodinámicos

para el cálculo

de transporte de

sedimentos.

El pretender simular conjuntamente los fenómenos que interactúan en un sistema fluvial como el transporte de sedimentos, la calidad de agua, las mareas, entre otros; impulsó el desarrollo de nuevos y cada vez más complejos modelos numéricos. Es así, como durante la década de los años 90 se presenta un auge en el desarrollo de los modelos hidrodinámicos y es en estos diez años, donde se construyen y programan la mayoría de modelos 1D, 2D y 3D (Betancur Perez, 2013).

“El proceso de transporte de sedimentos puede ser modelado en diferentes dimensiones (1D, 2D y 3D), mediante esquemas de solución numérica de las ecuaciones que determinan el comportamiento del flujo, los sedimentos y su interacción” (Barbosa, 2013, pág. 15).

La modelación numérica para dar soluciones a problemas hidráulicos en décadas pasadas era impensable, debido a las limitaciones computacionales. Pero hoy en día es un área de constante desarrollo (Barbosa, 2013).

Para la modelación numérica de procesos de transporte de sedimentos existen dos tipos; los unidimensionales (1D) y los bidimensionales (2D), según sea la necesidad del análisis se usara el uno o el otro.

Los modelos hidrodinámicos 1D son ampliamente usados, estos modelos están basados en las leyes de conservación de la masa y momento, para calcular la superficie libre del agua para

26

flujo estacionario y no estacionario en canales abiertos. Estas ecuaciones diferenciales parciales se resuelven mediante discretización numérica, usando frecuentemente el método de diferencias finitas. Por otra parte, en los modelos hidrodinámicos 2D las ecuaciones de conservación de la masa y momento son expresadas en dos dimensiones y los resultados se calculan en cada punto de la malla en el dominio de solución. Los modelos 2D pueden resolverse usando el método de los elementos finitos (Timbe Castro y Willems, 2011).

El obtener modelos exactos en el transporte de sedimentos tiene alto grado de dificultad, esto ocurre debido a que la información necesaria para predecir los cambios en el lecho es bastante incierta, la teoría utilizada es empírica y altamente sensible a una gran gama de variables físicas (Chacon y Pazmino, 2010).

A pesar de lo mencionado en el párrafo anterior, con los datos apropiados, se puede hacer uso de un modelo calibrado de transporte de sedimentos para predecir tendencias a largo plazo que pueden servir para planificar y evaluar alternativas de un proyecto.

2.6.1 Ecuaciones de Transporte de sedimentos.

Las ecuaciones de transporte de sedimentos tratan de cuantificar el caudal sólido de una corriente en función de las características hidráulicas, geométricas y granulométricas del cauce (Barbosa, 2013).

“Los modelos de erosión y transporte de sedimentos se clasifican en modelos basados en procesos físicos y en modelos empíricos. Los primeros describen los procesos con base en fundamentos hidrológicos y de mecánica de la erosión-transporte a partir de las leyes de conservación de masa, momentum y varias formas de energía” (Bravo Espinosa, Lopez, y Osterkamp, 2004, pág. 380).

Los enfoques principalmente usados para la deducción de las ecuaciones de transporte son el probabilístico, determinístico, las regresiones, la potencia de flujo y otros que no siguen alguna hipótesis en particular.

Las ecuaciones que son obtenidas por regresiones parten de la premisa que el transporte de sedimentos es un proceso complejo que no puede ser descrito por la combinación de parámetros hidráulicos. Por lo que los autores de estas ecuaciones recomiendan usar las regresiones basadas en datos de campo y laboratorio.

Otro enfoque es el probabilístico, en el cual se asume que el inicio y el cese del movimiento del sedimento pueden ser expresados en términos de probabilidad. Estos métodos no son muy utilizados en ingeniería por su complejidad (Barbosa, 2013).

27

Por otro lado las ecuaciones determinísticas parten de la afirmación que existe una y solo una relación

directa entre las variables

dependientes e independientes. La variables

dependiente en este caso es el transporte de sedimentos y la variable dependiente más comúnm ente usadas son el caudal, la velocidad, el esfuerzo cortante, las pérdidas de energía y la potencia del flujo.

2.6.1.1 Meyer- Peter y Muller.

Meyer-Peter Muller (1948) presenta una ecuación que fue una de las primeras que se desarrollaron y que más se ha utilizado. Es una ecuación de transporte de carga de fondo, la cual fue efectuado en base a experimentos y se usó para ríos con sedimentos relativamente gruesos. En su mayoría las pruebas fueron realizadas utilizando sustratos uniformes de grava. En su mayoría es exitosa en el rango de las gravas. Esta función tiende a subestimar el transporte de materiales finos (diámetro hasta 30 mm). La ecuación es proporcional a la diferencia entre esfuerzo medio sobre el grano de sedimento y el esfuerzo cortante (Brunner, 2010).

2.6.1.2 Ackers and White.

La función de Acker and White fue desarrollada con datos de un aforador para sustratos que van desde el orden de las arenas a gravas fina. Las partículas de sedimento suspendido es función de la velocidad de corte, mientras que la carga del lecho es función del esfuerzo cortante. Originalmente los experimentos fueron efectuados con partículas de hasta 4mm, pero la aplicabilidad se puede extender hasta partículas de 7mm (Brunner, 2010).

2.6.1.3 England Hansen.

England Hansen (1967) es una ecuación de transporte de carga total que fue desarrollada con aforos; esta ecuación es adecuada para ríos de arena con sustancias en suspensión. Para los aforos se usó arenas de tamaño relativamente uniformes de entre 0.19 mm y 0.93 mm. Es una función simple de la velocidad del canal, la fuerza cortante en el lecho y el material tipo db50. Esta ecuación debería ser aplicada solo para sistemas arenosos (Brunner, 2010)

2.6.1.4 Laursen- Copeland.

Laursen (1968) de la misma manera es función de carga total que en un inicio estaba basada en ecuaciones de aforadores y posteriormente fue ampliada por Madden para tomar parte de los datos del Río Arkansas. Esta es una función que comprende básicamente del exceso de 28

esfuerzo cortante y la relación entre la velocidad de corte y la velocidad de caída. Después de algunos años, Copeland (1989) generalizo la función para el transporte de gravas, por lo que la ecuación puede ser usada para lechos graduados (Torres Pineda, 2015).

2.6.1.5 Toffaleti.

De la misma forma que la ecuación de England-Hansen, Toffaleti (1968) es una función de carga total, que principalmente se desarrolló para partículas del tamaño de la arena. Toffaleti se considerada habitualmente para ríos largos. La función no es altamente influenciada por la velocidad de corte ni el esfuerzo cortante en el lecho; en vez de esto, se formuló en base a regresiones de temperatura y un exponente empírico que describe la relación entre las características hidráulicas y los sedimentos (Santos Granados, 2015).

2.6.1.6 Yang.

Yang (1973, 1984) es una ecuación de carga total de transporte, la misma que basa el transporte de sedimentos en relación al producto de la velocidad y el esfuerzo cortante. La ecuación fue probada y desarrollada por una gran variedad y cantidad de aforadores y por datos obtenidos en campo. Esta función está conformada por dos relaciones separadas de transporte, de arenas y gravas. La transición entre arena y grava es suavizada con el objetivo de no tener grandes discontinuidades. La ecuación de Yang tiene la tendencia a ser muy sensible a la velocidad de la corriente y es más sensible a la velocidad de caída que las demás funciones (Santos Granados, 2015).

2.6.1.7 Wilcock.

Según Brunner (2010,pag.13.7): Wilcock (2001) es una ecuación de carga sobre el lecho diseñada para lechos graduados que contengan tanto arena como grava. Este es un método de transporte superficial basado en la teoría que el transporte depende principalmente del material en contacto directo con el flujo. Esta ecuación fue desarrollada basada en la graduación de las superficies de aforadores y ríos. Por lo tanto, la graduación del lecho debería reflejar las propiedades de la superficie del lecho. Wilcock, adicionalmente, tiene una función oculta que reduce el potencial de transporte de partículas basada en la premisa que estas pueden ser depositadas entre grandes

29

depósitos de grava y no experimentar completamente la fuerza del campo de flujo (en el límite de la capa turbulenta).

Conforme al contenido de arena se incrementa, el esfuerzo cortante referencial disminuye, si el exceso de corte en el lecho se incrementa y el transporte total se incrementa. La ecuación de Wilcock es muy sensible al parámetro del contenido de arena.

2.6.2 Fundamentos básicos de la modelación del transporte de sedimentos.

2.6.2.1 Flujo Casi no Permanente.

El flujo Casi-no permanente, se aproxima a un hidrograma continuo con una serie de perfiles discretos de flujo. Para cada registro de las series de flujo, el caudal permanece constante durante

un periodo específico de tiempo. Al

disponer de estos perfiles

de

flujo

permanente, permite desarrollar más fácilmente, que si se desarrollara un modelo completo de flujo no permanente.

Cada discretización del flujo permanente es dividida, y posteriormente subdividida en tiempos más pequeños para los cálculos de transporte de sedimentos. Se usa tres diferentes tipos de subdivisiones, siendo cada una, una subdivisión de la anterior. Los tres pasos de tiempo son la Duración del Flujo, el Incremento del Cálculo y el paso de Tiempo de Mezclado (Brunner, 2010).

2.6.2.2 Duración del Flujo.

Este representa el intervalo de tiempo a lo largo del cual el caudal, sus características, la temperatura y la carga de sedimentos se asumen como constantes. Para especificar una etapa constante

de caudal, temperatura

o

incremento

de sedimento, un valor

suficientemente grande de tiempo puede ser asignado y si es suficientemente duradero será el parámetro referente para toda la simulación (Brunner, 2010).

2.6.2.3 Incremento de Cálculo.

La duración del flujo es luego subdividida en un incremento de cálculo o computacional (ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.Ilustración 2-4). Aunque el caudal siga

siendo el mismo durante la duración

hidrodinámica del río,

del

flujo, la geometría

del lecho

son actualizadas después de cada incremento de

y la

cálculo. La 30

estabilidad del modelo puede ser muy sensible a esta subdivisión de tiempo. Cuando el incremento de cálculo

es demasiado largo la geometría del lecho no es actualizada

correctamente y los resultados pueden variar sensiblemente (Brunner, 2010).

Duración del Flujo

Incremento Computacional

Q Caudal

Tiempo

Ilustración 2-4. Discretización de las series de flujo.

2.6.2.4 Tiempo de Mezclado.

Finalmente, el incremento de cálculo es subdividido en el tiempo de mezclado del lecho.

Durante

cada tiempo de mezclado hay un incremento de cálculo de

batimetría, los

parámetros hidráulicos y potencial de transporte para cada tamaño de partícula permanecen constantes. Sin embargo los cálculos de erosión y sedimentación ocurren en este período de tiempo y pueden causar cambios en la composición de las capas de mezclado en el lecho. El perfil del cauce vertical es reordenado debido a la adición o remoción de material (Brunner, 2010).

2.6.2.5 Proceso de erosión, transporte y sedimentación.

En el momento en que un fluido en movimiento entra en contacto con el cauce que lo contiene, existe una relación mutua, cuyo resultado depende, de las características del movimiento del propio fluido, que ocasionan diferentes pérdidas de carga por rozamiento con el contorno, y del tipo de granulometría, pendiente y geometría del cauce, presentándose siempre para cada uno de los casos, un abanico de fuerzas, ya sean desestabilizadoras y de arrastre, o estabilizantes y de deposición de las partículas (ver Ilustración 2-5) (García, 2012).

31

Ilustración 2-5. Acción del flujo sobre una partícula (García, 2012).

Para que una partícula en el fondo del río sea arrastrada, es necesario que la tensión de fondo, supere cierta fuerza resistiva, que depende en general del tamaño del sedimento, su forma, su confinamiento en el lecho. La tasa de transporte de dichas partículas se denominan gasto sólido y su cálculo varía dependiendo del autor o teoría, tal como se describió en la sección de ecuaciones de transporte de sedimentos (García, 2012).

2.6.3 Software de modelación hidrodinámica para transporte de sedimentos.

Lo modelos unidimensionales con módulos de simulación de lecho móvil y transporte de sedimentos son usados generalmente para predecir

cambios

en el lecho. Entre estos

modelos se tiene HEC-RAS y SRH, desarrollados por el U.S Army Corps of Engineers y el U.S. Bureau of Reclamation, respectivamente; los mismos que han sido usados muy comúnmente en la literatura, razón por la cual se presentará estos modelos. Los resultados obtenidos con estos modelos, dependen de las ecuaciones de transporte usadas (Melville y Coleman, 2000 citado por Barbosa, 2013).

A continuación se realizara una breve reseña, basada en el trabajo de Barbosa (2013), de cada uno de los modelos unidimensionales descritos anteriormente, mostrando además sus principales características sus capacidades y limitaciones.

2.6.3.1 HEC-RAS El HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center – River Analysis System) es un software capaz de realizar cálculos en una dimensión

de sistemas hídricos, con 4 módulos de

32

aplicaciĂłn: simulaciĂłn de perfiles de flujo permanente, simulaciĂłn de flujo no permanente, cĂĄlculo de transporte de sedimentos y calidad de aguas.

HEC- RAS, en el mĂłdulo de flujo no permanente, soluciona las ecuaciones de conservaciĂłn de masa y momentum mediante un esquema implĂ­cito de diferencias finitas (Pickup y Marks, 2001) .

El mĂłdulo de transporte de sedimentos el HEC-RAS logra realizar el anĂĄlisis usando diferentes mĂŠtodos, para distintas condiciones de concentraciĂłn, distribuciĂłn granulomĂŠtrica y velocidad de caĂ­da, todas estas definidas por el usuario (Barbosa, 2013). Las ecuaciones de transporte usadas por este software son: 1. MĂŠtodo de Ackers & White (1973).

2. MĂŠtodo de Engelund &Hansen (1972).

3. MĂŠtodo de Laursen modificado por Copeland (1989).

4. MĂŠtodo de Meyer-Peter & Muller (1948).

5. MĂŠtodo de Toffaleti (1968).

6. MĂŠtodo de Yang (arenas 1973 y gravas 1984).

En HEC-RAS, las variaciones que se producen en el lecho se calculan mediante la ecuaciĂłn de continuidad de sedimento (tambiĂŠn conocida como ecuaciĂłn de Exner (ver EcuaciĂłn 2-15)).

(đ?&#x;? − đ??€đ?’‘) ∗ đ?‘Š =

đ?œşđ?œź đ?œšđ?‘¸đ?’” = đ?œšđ?’• đ?œšđ?’™

EcuaciĂłn 2-15. EcuaciĂłn de Exner.

DĂłnde: đ??ľ = Ancho del canal đ?œ€đ?œ‚ = ElevaciĂłn del canal đ?œ†đ?‘? = Capa activa de porosidad đ?‘„đ?‘ = Carga de transporte de sedimentos

33

Capacidades HEC-RAS dispone de un entorno gráfico muy amigable que ayuda mucho en los momentos de preproceso y postproceso de la información de entrada para la modelación, así como también para la presentación de resultados (Barbosa, 2013) .

HEC-RAS simula sistemas fluviales de flujo permanente y no permanente (también conocidos como flujo estacionarios y flujos con movimientos transitorios), también en régimen de flujo subcrítico, supercrítico y mixto (estos representan la relación entre la fuerza inercial del flujo y la fuerza de gravedad, este cociente si es < 1 es un flujo subcrítico, si es > 1 es supercrítico y si es =1 es mixto), para tramos de cauces con pendiente menor al 10%

(Barbosa, 2013) .

HEC-RAS posee una extensión en ArcGIS, denominada Hec-GeoRas, que permite procesar datos georeferenciados y en doble dirección, por lo tanto nos permite importar y exportar datos, para tener por ejemplo una adecuada y precisa geometría.

HEC-RAS calcula y actualiza lo datos automáticamente cuando se ha producido un cambio en la profundidad del lecho igual a 3,04 cm (Brunner, 2010).

Según Barbosa (2013, pág. 18):

HEC-RAS es capaz de modelar tanto flujo gradualmente variado como rápidamente variado mediante la soluciones de las ecuaciones de energía y momentum.

HEC-RAS posee herramientas que permiten comparar planes de modelación.

HEC-RAS permite importar y exportar la geometría de un caso de modelación y los resultados obtenido a un SIG y combinarlos con un modelo digital del terreno.

34

HEC-RAS posee herramientas de modelación de transporte de sedimentos y cambios en el lecho a través de varias metodologías.

Limitaciones

Según Barbosa (2013, pág. 18): HEC-RAS modela flujos en ríos con pendientes menores al 10%, para pendientes mayores los perfiles de flujo deben corregirse dividiendo por tramos el cauce a modelar HEC-RAS sólo considera flujo unidimensional, aunque aproximaciones numéricas permite realizar una distribución de velocidades en la sección.

HEC-RAS tiene problemas de estabilidad numérica en la simulación de flujos altamente dinámicos.

2.6.3.2 SRH SRH-1D (Sedimentation and River Hydraulics – One Dimension) es un

software de

modelamiento numérico de una dimensión, que permite la simulación hidráulica y de transporte de sedimentos en ríos aluviales.

SRH-1D tiene la capacidad de dar modelamiento a situaciones complejas de hidráulica fluvial, tales como el comportamiento de ríos con lecho móvil, con flujo de caudales permanentes y no permanentes, transporte de sedimentos cohesivos y no cohesivos.

SRH-1D utiliza la misma metodología que HEC-RAS para la modelación del flujo permanente y no permanente (Huang y Greimann, 2012).

Las variaciones producidas en el lecho y el cálculo de transporte de sedimentos son simulados mediante a ecuación de continuidad de Exner (flujo cuasi no permanente), la misma funciona cuando la concentración de sedimentos en suspensión puede ser despreciada.

En el caso de transporte de sedimentos en condiciones no permanente (cuando la concentración varía rápidamente, SRH-1D tiene la opción de modelar el problema mediante la solución de la ecuación de convección-difusión. El uso de esta alternativa puede traer

35

consecuencias que afectan la estabilidad del modelo, por lo que uso debe hacérselo solo y solo si es estrictamente necesario.

Las ecuaciones de transporte de sedimentos que incluye el modelo son:

1. Método de Meyer-Peter & Muller corregido por Wong & Parker (2006).

2. Método de Engelund & Hansen (1972).

3. Método de Laursen (1958) modificado por Madden (1993).

4. Método de Ackers & White (1973) modificado por HR Wallingford (1990).

5. Método de Brownlie (1981).

6. Método de Yang (arenas 1973 y gravas 1984).

7. Método de Parker (1990).

8. Método de Wilcok & Crowe (2003)

Capacidades Según Barbosa (2013, pág. 20):

SRH-1D calcula los perfiles de flujo de canales sencillos o múltiples para flujo permanente y no permanente.

SRH-1D estima el transporte de sedimentos cohesivos y no cohesivos mediante múltiples ecuaciones de sedimentos aplicables a un amplio rango de condiciones de flujo y sedimentos.

SRH-1D es capaz de calcular erosión, agregación, deposición y consolidación de sedimentos cohesivos.

SRH-1D permite modelar condiciones de frontera internas, como puentes, compuertas, vertederos.

36

Limitaciones (Barbosa, 2013) Según Barbosa (2013, pág. 20):

SRH-1D no posee interfaz gráfica para la entrada de datos ni visualización de resultados.

SRH-1D es un modelo unidimensional. Fenómenos donde los componentes 2D y 3D no puedan ser ignorados no es conveniente modelarlos.

SRH-1D sólo funciona en el sistema operativo Windows 7 de 64-bits.

2.7 Casos de estudio El estudio realizado por Barbosa (2013) presenta métodos empíricos e hidrodinámicos para el cálculo de transporte de sedimentos para la cuenca del río Medellín (Colombia).

Con la formulación empírica se usó métodos de teoría del régimen, formulaciones semiempíricas basadas en una condición de equilibrio, o mediante balances de masa entre el sedimento transportado y la capacidad de transporte de una corriente. En el caso de los modelos hidrodinámicos se evaluó el uso de software HEC-RAS y SRH-1D. De la evaluación realizada, se obtuvo como resultado más relevante que HEC-RAS con el uso de la ecuación de transporte Ackers y White, reproduce de mejor manera el proceso de sedimentación en comparación con las batimetrías realizadas en el lugar.

Carrera y Aguirre (2013) muestran un modelamiento mediante el uso de HEC-RAS, para evaluar la acumulación de sedimento en

el Proyecto Hidroeléctrico Minas

San

Francisco, en donde básicamente se hace un análisis de los ríos Jubones y San Francisco (Ecuador). Como caso particular se menciona que para evaluar el proceso de transporte de sedimentos, el dato de entrada de la concentración de material o también llamado granulometría fue obtenido de los datos usados para un modelo a escala realizado para el modelamiento hidráulico del proyecto. Además otro dato importante es que en este estudio se analizó como proceso de lavado de sedimentos, la apertura del Desagüe de

37

Fondo, presentado así resultados con y sin este lavado y logrando buenos resultados con este método para reducir la acumulación de sedimentos.

En la modelación realizada por García (2012), se presenta la evaluación del transporte de sedimentos para cuencas mediterráneas aplicado a la Rambla del Albujón (España), usando el modelamiento hidrodinámico mediante el software HEC-RAS. En este caso en particular se usó una granulometría obtenida a partir de muestras de campo, y las mismas fueron ingresadas para distintas secciones del cauce, ya que la concentración del material no se consideró la misma para todo el largo del cauce. Los datos de duración del flujo (caudales del rio), tienen periodos de tiempo de duración de 15 minutos. Cabe mencionar que el análisis de transporte de sedimentos transporte: Meyer- Peter y Muller, Ackers

fue

realizado con las ecuaciones de

and White, England Hansen, Laursen-

Copeland, Toffaleti, Yang y Wilcock.

38

3

Metodología.

3.1 Descripción General del Proyecto de Generación Hidroeléctrica Mazar.

La Central Hidroeléctrica Mazar está ubicada al sureste del Ecuador entre las provincias de Azuay y Cañar en el cantón Sevilla de Oro. Las instalaciones de la central se encuentran en el Km 105 de la vía Cuenca-Paute-Guarumales-Mendez (ver Ilustración 3-1). El rio Paute es el que suministra el agua para el embalse, el mismo que se considera como un río de montaña, por sus pendientes altas, con un contenido de partículas del orden de las arenas y gravas finas, además posee grandes velocidades lo que conlleva a gran capacidad de transporte, debido a que tiene más cantidad de material de arrastre que de suspensión (Encalada Guachun y Jara Jara, 2010).

39

Ilustraci贸n 3-1. Ubicaci贸n de la Central Hidroel茅ctrica Mazar.

40

3.1.1 Generalidades del Proyecto.

El Proyecto Mazar consiste en el aprovechamiento del caudal del río Paute aguas arriba del Proyecto Amaluza-Molino (Ilustración 3-2), en las inmediaciones de la desembocadura del río Mazar. Está constituido básicamente por una presa de enrocado con pantalla de hormigón “CFRD” que forma un embalse de 410 Hm3 de volumen total hasta la cota 2.153,00 msnm.

La longitud del embalse es aproximadamente de 30 Km (Moreno Reinoso, 2011).

El nivel máximo normal de operación del embalse está en la cota 2.153,00 msnm, pero el embalse subirá hasta la cota 2.166,00 msnm en el evento de la Crecida Máxima Probable (CMP).

41

Ilustraci贸n 3-2. Ubicaci贸n del complejo Paute-Mazar-Molino.

42

El nivel mínimo de operación del embalse es 2.098,00 msnm correspondiente a un volumen de 101 Hm3. Entre las cotas 2.153,00 y 2.098,00 msnm se dispone de un volumen útil inicial de 309 Hm3 (Consorcio Gerencia Mazar, 2005).

“El sistema de evacuación de crecidas consiste en un vertedero libre. El vertedero se localiza en el estribo derecho de la presa y luego de la rápida se tiene saltos en forma de esquí para lanzar el agua hacia un cuenco amortiguador que será excavado en el lado izquierdo del río Paute” (Consorcio Gerencia Mazar, 2005, pág. 2).

El Desagüe de Fondo está constituido por un túnel con una cámara de compuertas ubicado en la margen derecha, en el sector del vertedero, que cumple principalmente con los siguientes objetivos: o Verter agua para la operación de la central Molino cuando no se pueda turbinar en la central Mazar. o Vaciar el embalse cuando sea necesario por razones de seguridad. o Remover sedimentos en la zona frente a la toma de carga. o Controlar el nivel durante el primer llenado del embalse.

La toma de agua, es el ingreso hacia el túnel que conduce el agua del embalse, para el movimiento de las turbinas y consecuentemente la producción de energía. “La Toma de Agua se localiza en la margen derecha con la solera en la cota 2.083,00 msnm, es decir 15 m por debajo del nivel mínimo de operación del embalse, con lo que se asegura tener sumergido el ingreso al túnel de la toma de agua” (Consorcio Gerencia Mazar, 2005, pág. 4).

3.2 Lineamientos generales para la aplicación del Modelo.

Como primer paso, para la simulación de la sedimentación en la Presa Mazar, se determinó que software de modelamiento será el más acorde para el desarrollo del presente estudio.

A partir de los elementos presentados en el capítulo 2.6.3, se realizó una comparación entre los dos software de modelamiento, de donde se eligió usar el HEC-RAS, debido a la capacidad de poder importar y exportar la geometría de un caso de modelación y los resultados obtenidos a un archivo en formato GIS. Esto usando la herramienta Hec-GeoRas, la misma que es una extensión que nos permite desarrollar ciertas capas de información 43

(geometría del cauce, secciones transversales, etc), que son necesarias para la modelación, dentro del entorno de HEC-RAS. Y en este caso en particular se dispone de la información cartográfica del cauce del río en formato GIS. Para la determinación del modelo de la capacidad de transporte de sedimento en la presa Mazar, es necesario disponer de la información técnica para la modelación del río, la que se enumera a continuación: 

Topográfica del cauce del río.



Granulometría del material presente en el río.



Información hidrométrica.

3.2.1 Topografía de la cuenca del río.

Este tipo de información, es la que nos presenta las características topográficas del río, su sentido de flujo y afluentes si los tiene. Cabe mencionar que mientras más exacta sea la información de la cuenca mejores resultados se obtendrá con el uso del modelo.

Para el río Paute se contó con una restitución aerofotogrametría (ver Ilustración 3-3 ) escala 1:5.000 consta de 26 láminas y fue elaborada por el Instituto Geográfico Militar (I.G.M.).

Las fotografías aéreas utilizadas datan de años anteriores a 1.979, y cubren la zona comprendida entre la población de Paute y el sector aguas abajo de las obras de descarga del proyecto (Consorcio Gerencia Mazar, 2005).

Ilustración 3-3. Restitución aerofotogramétrica de la topografía del Río Paute.

3.2.2 Granulometría del material presente en el río.

Esta información es la representación de los porcentajes de materiales contenidos en el cauce del río en sus diferentes tamaños normalizados, determinara el movimiento de las partículas longitudinalmente, así como la velocidad de caída.

44

La información granulométrica fue suministrada por el Consorcio Gerencia Mazar (2005), lo cual se presenta en la Tabla 3-1.

Diametro (micras)

% que pasa

75 31,61 20,33 11,96 8,55 6,17 3,05 1,32

100 68,2 50,1 42,05 34 23,94 17,91 11,87

Tabla 3-1. Granulometría del río Paute.

3.2.3 Información hidrométrica.

Disponer de esta estadística de caudales del río Paute permitió evaluar diferentes escenarios, con caudales habituales o con caudales máximos y/o mínimos históricos, y poder mostrar diferentes comportamientos del modelo.

Los caudales medios mensuales (ver Tabla 3-2) en el sitio de presa Mazar fueron extraídos del informe de diseño básico del proyecto hidroeléctrico Mazar (Consorcio Gerencia Mazar, 2005).

45

Año ENE FEB MAR ABR MAY JUN

JUL AGO SEP OCT NOV DIC Anual

1964

50,91

38,66

50,16

103,49 139,01 181,10

99,03

1965

24,54

25,18

36,12

66,95

1966

81,86

49,74

60,40

1967

55,48

53,03

1968

56,43

1969

131,57 167,22

58,16

41,77

20,66

90,06

116,46 163,12 123,51

82,32

91,74

66,52

99,32

38,27

77,97

81,17

55,38

82,82

56,54

51,20

25,01

26,83

59,82

44,27

62,83

119,35 120,43 171,03 142,78

74,47

80,03

44,57

35,92

84,02

23,02

72,47

71,44

44,40

66,85

167,31 102,50

74,24

82,42

41,13

19,41

68,77

26,42

53,88

44,27

139,76

68,26

96,98

103,95 109,61

84,98

42,66

65,00

83,30

76,56

1970

73,45

148,44

94,54

106,67 135,44 216,93 113,84 149,14 110,92

69,51

65,92

66,06

112,14

1971

53,02

69,64

117,70

98,69

61,72

97,25

168,45

99,29

104,00

81,31

41,21

35,68

85,80

1972

79,49

61,43

77,26

88,24

90,15

103,00 168,06

72,20

104,98

69,07

79,17

58,44

87,70

1973

69,01

92,53

67,40

99,47

92,79

88,58

116,20 121,94

98,05

45,61

37,70

26,71

79,55

1974

28,94

75,67

63,81

50,66

111,59

77,95

170,01

109,95 144,40

89,23

82,02

91,97

1975

81,78

76,74

116,01

94,04

126,90 223,14 156,94 180,26

90,59

104,75

86,23

44,35

115,37

1976

58,98

53,59

64,23

149,35 174,56 194,21 253,02 157,99

80,11

41,39

48,68

42,32

110,09

1977

36,74

73,07

87,18

129,20

62,75

133,46

66,23

85,00

70,43

31,76

39,31

75,82

1978

19,49

32,41

88,61

133,64

93,77

189,13 139,55 132,95

83,64

132,81

34,75

31,92

93,03

1979

22,32

17,19

53,61

106,78

97,56

87,60

78,55

68,37

44,60

38,70

23,67

40,07

56,81

1980

27,86

41,40

51,65

121,66

85,02

134,97 153,07

81,81

74,69

96,99

62,63

49,78

81,83

1981

23,46

50,66

104,54

98,95

54,44

94,67

111,55

48,72

51,40

39,10

28,72

42,35

62,41

1982

34,58

28,18

28,46

82,75

89,95

59,97

100,07

96,98

57,02

77,61

68,00

103,55

69,28

1983

81,55

78,94

88,84

120,45 116,21

65,06

76,83

86,18

67,94

89,10

39,67

53,80

80,47

1984

35,30

118,35

79,21

202,40

94,42

142,03 153,91 105,64

73,02

70,21

52,90

67,66

99,29

1985

39,09

38,98

36,96

42,15

68,16

181,81 154,29 112,14

62,64

54,91

47,85

34,82

72,98

1986

38,45

42,49

49,17

100,43

95,88

93,84

166,26

83,97

103,24

87,88

89,63

63,12

84,74

1987

42,74

99,41

88,54

97,06

121,92 101,13 111,68

78,51

77,96

65,31

30,82

43,21

79,73

1988

43,85

77,20

44,92

139,72 145,23

113,66

56,74

43,93

92,29

93,87

45,24

81,03

1989

82,28

97,69

140,19

78,35

139,72 189,34 176,91

77,16

57,12

90,69

52,29

24,55

100,62

1990

42,33

43,65

80,17

82,25

81,53

170,44 104,37

99,09

61,80

68,86

59,04

52,93

79,00

1991

34,89

75,16

69,69

81,91

81,88

117,50 161,01

99,46

68,01

51,62

57,93

33,58

77,70

1992

23,89

28,27

77,59

72,06

49,45

107,22

90,65

53,86

55,26

39,93

31,97

36,74

55,60

1993

37,55

50,53

135,55

71,57

146,46 144,60 144,54

87,84

83,89

60,55

52,59

64,35

90,35

1994

47,67

59,15

78,26

130,62 176,60 223,39 181,76 180,40 147,02

67,08

93,51

70,38

121,53

1995

41,70

26,56

34,26

54,09

101,39

92,53

105,20

30,20

42,77

32,54

61,43

50,17

56,24

1996

35,72

93,55

78,12

87,29

130,27

84,91

170,65

96,30

74,41

63,58

30,92

33,80

81,70

1997

22,16

67,25

81,43

98,00

170,43

48,91

148,91

98,61

59,47

33,37

87,98

69,79

82,41

1998

47,88

56,24

66,74

106,44

89,82

131,07 175,67

74,42

37,20

55,83

53,17

20,77

76,27

1999

41,95

80,17

109,71 239,79 201,09

122,42 126,44

65,28

63,88

29,31

63,78

103,77

2000

28,59

62,12

94,57

99,57

85,06

64,01

25,26

34,99

86,19

63,85

76,42

99,77

132,52 197,25 123,51

81,67

96,86

96,53

86,00

Tabla 3-2. Caudales promedios (m3/s) mensuales período (1964-2000) (Consorcio Gerencia Mazar, 2005).

46

3.3 Implementación del modelo HEC-RAS. La modelación del presente estudio se basó únicamente en los procesos de socavación, transporte y sedimentación a lo largo de todo el embalse cuya longitud es próxima a los 30 Km, considerando diferentes periodos de tiempo en la serie de flujo de caudales tanto para 5, 15, 25 y 50 años, y así poder constatar el volumen y lugar en donde se asientan los sedimentos, así como también el cambio en el perfil del cauce. Además fue necesario analizar en los periodos de mayor caudal de cada año en especial de los meses de Julio y Agosto.

Adicionalmente, cabe mencionar que se hizo el análisis con sedimentos que van desde 1mm hasta 60mm de diámetro, también se considerara para el análisis las secciones que presenten más afectación por la sedimentación tanto en socavación como en acumulación de material; y como es lógico analizar el volumen, y la altura del sedimento en las inmediaciones de la presa.

Los pasos necesarios que fueron implementados para la modelación mediante el uso de HECRAS, iniciaron con la necesidad de disponer de información, tal como, la de los sistemas de información

geográfica o modelos digitales

del terreno y toda la gestión de dicha

información, y posterior a esto, el análisis de transporte de sedimentos y así poder obtener los resultados. A continuación se presenta un desarrollo esquemático (ver Ilustración 3-4 ) de la metodología que se propuso para la simulación de la sedimentación de la Presa Mazar.

47

Simulación de Sedimentación de la Presa Mazar.

Usando la información topográfica de la restitución aerofotogrametría.

Obtener la topografía del cauce del Rio Paute para usarlo en HECRAS

Usando la información topográfica obtStream centerline: 1.-Delimitación del Talweg.

2.-Banks: Delimitación del cauce principal.

3.-Flowpaths centerline, línea central de flujo.

4.-Cross - Sectional Cut Lines, líneas de corte transversal

Creación de la geometría del embalse mediante ArcGis (HEC-GeoRAS)

Revisar

Usando la extensión HECGeoRAS

Generar geometría a formato RAS Ingresar como ecuación de transporte de sedimentos Ackers & White y de velocidad de caída Ruby Ingresar granulometría Ingresar una taza de aporte de sedimentos de 0,56 x106 ton/año

Iniciar HEC-RAS

Importar datos geométricos en formato RAS

En HEC-RAS, importar datos generados desde HEC-GeoRAS

Ingresar datos de flujo en el módulo Quasi-Unsteady (Casi no permanente) Ingresar geometria de la Presa Mazar.

Se ingresa la serie de datos de caudal mensual, de la tabla 3-2

Ingresar datos para el Archivo de Sedimentos

En HEC-RAS, opción Inline Structure: Dimensiones, Vertederos y Desagüe de Fondo.

Ejecutar plan de análisis de sedimentos, para los periodos 5,15,25 y 50 años

NO

Se ejecuta el módulo?

SI Usando la herramienta Sediment Spatial Plot… Perfil de variables hidraúlicas y de transporte de sedimentos, HEC-RAS

Visualizar resultados para periodos de 5,15,25 y 50 años

SI Se ejecuta medidas de mitigación?

Reducir aporte de sedimentos por deslizamientos al 10 %

NO Cálculo de productividad para los periodos 5,15,25 y 50 años

Ilustración 3-4. Esquema de la metodología.

48

3.3.1 Creación de la geometría del embalse mediante Sistemas de Información Geográfica (HEC-GeoRAS).

Después de haber obtenido la topografía del cauce del río y la información de la estructura civil de la presa Mazar del informe de diseño básico del proyecto hidroeléctrico Mazar (Consorcio Gerencia Mazar, 2005), hay que integrar, almacenar y editar dicha información geográficamente referenciada. Esto se debe realizar por medio de un programa SIG, y para este caso en particular se usó ArcGis 10.1 con la incorporación de la extensión Hec-GeoRas, que nos ayudara para procesar datos georreferenciados que posteriormente serán exportados a HEC-RAS. Con el uso de la extensión Hec-GeoRas se deben seguir los siguientes pasos para obtener todas las capas de información necesarias para la modelación esto es según Cameron y Ackerman (2012):

1. Añadir o crear un Modelo Digital del Terreno (TIN).

2. Crear capas de información: 2.1. Stream centerline: Delimitación del eje del río.

2.2. Banks: Delimitación del cauce principal.

2.3. Flowpaths centerline, línea central de flujo.

2.4. Cross - Sectional Cut Lines, líneas de corte transversal.

3. Generar archivo RAS

Se creó archivo TIN, a partir del archivo cartográfico del embalse mediante herramientas propias del ArcGis, se puede desarrollar capas de información, que representan una parte de la realidad del sitio de estudio. Las capas de información se realizaron con el uso de la extensión HEC-GeoRAS, en la Ilustración 3-5, se puede observar toda la lista de capas que se pueden obtener.

49

Ilustración 3-5. Lista de Capas que se pueden obtener con HEC GeoRAS (Cameron y Ackerman, 2012).

En la siguiente sección se describe las principales capas que se crearon para obtener toda la información necesaria para la modelación del transporte de sedimentos en HEC-RAS:

Stream Centerline: Esta capa representa la línea central del río (Cameron y Ackerman, 2012) (ver Ilustración 3-6).

Ilustración 3-6. Capa Stream Centerline.

Banks Lines: Esta capa define los límites de izquierda y derecha del cauce principal de la zona de las riveras de inundación (Cameron y Ackerman, 2012) (ver Ilustración 3-7).

50

Ilustración 3-7. Capa Bank Lines.

Flow Paths Centerlines: Esta capa es usada para identificar los centros de masas de las llanuras de inundación y del cauce principal, además de las direcciones principales de flujo (Cameron y Ackerman, 2012) (ver Ilustración 3-8).

Ilustración 3-8. Capa Flow Paths Centerlines.

Cross - Sectional Cut Lines: En español quiere decir secciones transversales, estas son unas de las capas principales para Hec-Ras. Son representadas por líneas de corte, que son utilizadas para extraer los datos de elevación del terreno creando un número finito de perfiles del terreno a lo largo de todo el canal (Cameron y Ackerman, 2012) (ver Ilustración

51

3-9). La intersección de las líneas de corte con otras capas de información de RAS como Stream Centerlines, Banks Lines o Flowpath son utilizadas, para calcular en HEC-RAS, atributos tales como los Banks Stations (lugar geométrico de todos los puntos que separan las llanuras de inundación del canal), downstreams reach lengths (distancia entre secciones transversales) (García, 2012).

Ilustración 3-9. Capa de Secciones Transversales.

Cabe mencionar que cada una de las secciones transversales que se generan, son numeradas automáticamente por el modelo iniciando con la sección más cercana aguas arriba a la presa Mazar hasta finalizar con la sección de la cola del embalse ver Tabla 3-3 .

N° de Sección

Ubicación

  33078

La Sección más cercana a la Presa Mazar La sección intermedia del embalse La sección final en la cola del embalse

Tabla 3-3. Descripción de secciones transversales más relevantes.

3.3.2 Generar archivo RAS. Al haber concluido con la generación y verificación de las capas y atributos generados, las mismas se exportan a un formato tipo RAS, haciendo uso de la herramienta Ras Geometry/ Layer Setup/Exports Data RAS, de HEC-GeoRAS.

52

3.3.3 Iniciar HEC-RAS. Para realizar el estudio hidrológico se hizo uso del software HEC-RAS 4.1, el cual permite realizar cálculos de perfiles de superficies de flujo de agua estables e inestables, y esta versión además dispone de un módulo de transporte de sedimentos, la cual será la principal herramienta para el desarrollo de la simulación.

3.3.3.1 Importar datos Geométricos.

Con la extensión Hec- GeoRas de ArcGis, se puede evitar el introducir manualmente los datos geométricos del cauce, lo que facilita el trabajo para la modelación. En primer lugar lo que es necesario hacer es importar el archivo geométrico creado.

3.3.3.2 Geometría de la Presa.

Inline Structure: Esta hace referencia a la geometría de la presa Mazar, la misma que es necesaria para completar el archivo geométrico, se puede definir su forma y posición en el cauce del río, así como todos sus componentes tales como vertederos, desagües de fondo (Cameron y Ackerman, 2012). En este caso los vertederos son de tipo libre, y el desagüe de fondo tiene una compuerta de accionamiento vertical.

En el caso particular de la Presa Mazar de acuerdo a la posición y las dimensiones se introdujo los siguientes datos (ver Ilustración 3-10):

53

Ilustración 3-10. Datos característicos de la Presa Mazar.

También fue necesario colocar la compuerta de Desagüe de Fondo (ver Ilustración 3-11), con todas sus dimensiones y posición, ingresando en “Inline Structure Data” / “Gate”.

Ilustración 3-11. Editor de compuertas de la Presa (Desagüe de Fondo).

Y finalmente se puede observar toda la estructura de la presa con los vertederos de tipo libre y la compuerta de Desagüe de Fondo (ver Ilustración 3-12).

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Ilustración 3-12. Corte transversal de la Presa Mazar.

3.3.3.3 Archivo de flujo casi no permanente.

El cálculo de transporte de sedimentos en HEC-RAS, es basado fundamentalmente en el flujo casi no permanente, el cuál es la aproximación de un hidrograma en serie de flujo permanente con sus respectivas duraciones (Chacon y Pazmino, 2010). La Ilustración 3-13 presenta el editor de flujo casi no permanente con los parámetros por definir antes de correr el modelo.

Ilustración 3-13. Editor de Flujo casi no permanente.

55

En esta ventana se puede disponer de una variedad de posibilidades en condiciones de borde, HEC-RAS automáticamente seleccionara la condición de borde que corresponda a cada sección añadida (García, 2012).

Series de Flujo: Son series de caudales con sus respectivas duraciones, cada registro ingresado debe tener una duración de flujo y un tiempo de cálculo (Brunner, 2010).

Duración del Flujo: Para aproximar un hidrograma de flujo en series de flujo constantes, cada serie debe tener una duración, que representa el tiempo en el cual el caudal es constante para esa parte del hidrograma (Brunner, 2010).

Incrementos de Cálculo: El programa simula el modelo bajo la hipótesis de que los cambios en la geometría del lecho durante las series de flujo no son suficientes para alterar la hidrodinámica del cauce. Esto quiere decir que la hidrodinámica no necesita ser calculada tan frecuentemente como el transporte de sedimentos. Sin embargo, la capacidad de transporte depende de cuánto cambia la geometría del lecho, y esta debe ser actualizada frecuentemente, para evitar que demasiado material sea depositado o erosionado del lecho y esto induzca inestabilidad en el modelo (Brunner, 2010).

Los datos de flujo casi no permanente son necesarios para la simulación y se consideran como condiciones de borde. Se

consideró como la sección de ingreso de caudal (N° de

sección en modelo: 33078.95 ver Ilustración 3-14) y se usó como información de caudales (m3/s) la proveniente de la Tabla 3-2.

56

Ilustración 3-14. Sección transversal 33078.95 ubicada en la cola del embalse.

Esta información de la Tabla 3-2, se digitó en la sección agua arriba en Flow Series for Río Paute Mazar, en donde además se debe digitar una duración del flujo (se expresa en horas), que para este caso se usa un promedio de 720 horas (un mes por la disposición mensual de caudales históricos Tabla 3-2), y de igual forma en Incremento.

También se debe colocar la pendiente del lecho que para el Río Paute se tiene 0.005, esto se ingresa en Normal Depth.

Para concluir con el ingreso de información en el archivo de Flujo casi permanente, fue necesario indicar la operación de la comp uerta de Desagüe de Fondo (ver Ilustración 3-15 ), esto en la sección que corresponde la Presa. Aquí se ingresa la duración en horas y la altura de apertura de la compuerta de Desagüe de Fondo.

57

Ilustración 3-15. Apertura de compuertas del desagüe de Fondo.

3.3.4 Archivo de Sedimentos El editor de archivo de sedimentos está constituido por dos partes principales, condiciones iniciales y parámetros de transporte y las condiciones de contorno, (Moran Ramos, 2009).

Ver Ilustración 3-16.

Ilustración 3-16. Editor de archivo de Sedimentos.

58

3.3.4.1 Condiciones Iniciales y Parámetros de Transporte.

En esta ventana se estableció la función de transporte, el método de clasificación, el método de velocidad de caída, el volumen de control de sedimentos y en la parte inferior de la ventana se definió la granulometría del cauce del río.

Función de Transporte Aquí, se selecciona según las características del sedimento la función más apropiada para la modelación. Y para este caso de estudio se usó el Ackers&White, debido al tamaño de las partículas del río que están en el orden de las arenas y gravas finas.

Método de Clasificación Se seleccionó un método de clasificación para calcular el espesor del lecho móvil y el seguimiento vertical del lecho. En este estudio se eligió el Exner 5, de la misma forma por el tamaño del material contenido en el cauce, que son del tipo de arenas y gravas y el método de Capa Activa es exclusivamente para gravas.

Método de velocidad de Caída Este método es para encontrar un balance entre la fuerza gravitacional y la fuerza de arrastre, para esta simulación se usó el método de Ruby, que de la misma forma fue usado porque es el más acorde al tamaño de las partículas contenidas en el río.

Elevación Mínima: esta columna permite al usuario definir una cota o elevación bajo la cual el cauce no puede erosionarse, generalmente se la usa para definir un lecho rocoso o estructuras de control.

Para el caso de estudio en todas las secciones transversales se definió un límite erosionable de 5m por debajo de todo el ancho de las mismas; debido a que se asumió contar con material no erosionable a esa profundidad.

Granulometría del Lecho.

Cada sección ingresada del cauce debe tener su propia curva granulométrica del material (ver Ilustración 3-17), para el presente estudio se consideró una granulometría uniforme para todo

59

el embalse, la información ingresada fue la mostrada en la Tabla 3-1.

Ilustración 3-17. Granulometría del cauce.

3.3.4.2 Condiciones de Borde.

En la ventana de Condiciones de Borde (ver Ilustración 3-18), se puede especificar la carga de sedimentos en

una

variedad

de

ubicaciones

y

formatos,

estos

serán

automáticamente adicionados al modelo. Las condiciones de borde deben ser especificadas para todas las condiciones externas. Las condiciones de borde laterales pueden ser adicionadas adecuadamente también.

Aunque el programa aplicará automáticamente las condiciones límite se debe especificar las ubicaciones internas donde se requiera condición (Carrera y Aguirre, 2013).

60

Ilustración 3-18. Ventana de condiciones de contorno.

Curva de Descarga La curva de descarga determina el ingreso de sedimentos basándose en el incremento del caudal de agua (Ilustración 3-19). El incremento de caudal se puede dar por incrementos en la sección transversal límite aguas arriba, por incrementos laterales o incrementos laterales uniformes.

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Ilustración 3-19. Ingreso de datos de sedimento.

En la ventana de la curva de descarga, cada columna tiene un valor de caudal y una carga total de sedimentos ingresada como masa por tiempo (ton/día). La carga de sedimentos de cada tipo de partícula debe ser especificada mediante una fracción de porcentajes o fracciones decimales no acumulativas. Estos porcentajes o fracciones deben ser ingresados para cada tamaño de partícula, si el total no suma 100 o 1.0 el programa ajustará los valores durante el cálculo (Brunner, 2010). En esta modelación se usó, la información descrita en la Tabla 3-4, en la que se presenta la concentración de sedimentos, en función de ciertos niveles de caudales, los cuales se presentan en diferentes probabilidades, en este caso se consideró con una probabilidad de 40,45,50,55 y 60%, para tener un escenario promedio.

62

Caudal de Probabilidad ingreso (%) (m3/s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

680 292.67 220.17 183.89 159.06 140.94 127.62 116.55 107.13 98.79 91.95 85.3 78.74 72.35 65.95 59.61 53.13 46.99 40.32 33.26 16.06

Concentracion de material (ton/m3)

Concentracion de material por caudal (ton/día)

2 0.79 0.56 0.45 0.38 0.33 0.3 0.27 0.24 0.21 0.19 0.17 0.16 0.14 0.13 0.11 0.1 0.09 0.07 0.06 0.02

117504000 19976483.52 10652705.28 7149643.2 5222257.92 4018481.28 3307910.4 2718878.4 2221447.68 1792445.76 1509451.2 1252886.4 1088501.76 875145.6 740750.4 566533.44 459043.2 365394.24 243855.36 172419.84 27751.68

Tabla 3-4. Concentración de sedimentos (Consorcio Gerencia Mazar, 2005).

Por lo tanto para el caso de estudio tenemos la curva de descarga, la cual representa el contenido solido en función del caudal (ver Ilustración 3-20).

Ilustración 3-20. Curva de Descarga en la sección aguas arriba.

63

Serie de carga de sedimentos.

Si se presentan incrementos de sedimentos que no estén asociados a incrementos de flujo estos pueden asociarse a cualquier sección. Para este caso de estudio se incorporó un aporte de sedimentos provocados por deslizamientos.

“Conforme indica el estudio de Fenómenos de Inestabilidad del embalse Mazar realizado por INECEL, de los 45 deslizamientos, 8 de ellos aumentarían la descarga de sedimentos al embalse y con una probabilidad del 50% en 0,56 x 106 ton/año (0,43 Hm3/año)” (Consorcio Gerencia Mazar, 2005, pág. 13). Esta taza de deslizamientos representa un 0,1% del total de volumen del embalse.

3.3.5 Análisis de transporte de sedimentos Para el análisis de transporte de sedimentos es necesario disponer de 4 elementos (ver Ilustración 3-21): Plan de análisis de sedimentos, archivo geométrico, archivo de flujo Casi no permanente y archivo de sedimentos.

Ilustración 3-21. Elementos necesarios para la aplicación del módulo de sedimentos.

Como ya se dispone del archivo geométrico, el siguiente paso es generar el archivo de sedimentos. Sin embargo se recomienda realizar corridas utilizando la opción de Flujo Permanente para observar detenidamente el comportamiento hidráulico del río y resolver primero los problemas que sólo el flujo presenta para obtener un modelo hidráulico consistente antes de añadir el transporte de sedimentos al mismo (Brunner, 2010).

64

3.3.5.1 Plan de Análisis de Sedimentos.

Antes de correr el modelo de transporte de sedimentos, es necesario disponer de un plan de análisis que involucre a los archivos geométricos, de sedimentos y de flujo

casi no

permanente.

Al configurar todas las opciones se debe hacer una correcta delimitación en fecha y hora para el principio y final del cálculo de sedimentos (ver Ilustración 3-22). Y así proceder al inicio de Análisis de Sedimentos.

Ilustración 3-22. Cálculo de módulo de Sedimentos.

Cabe mencionar que las corridas del modelo se realizaron para los periodos de 5, 15, 25 y 50 años, para todos los datos históricos que se dispone para la modelación; esto para cumplir el objetivo de evaluar para el corto, mediano y largo plazo.

3.3.6 Visualizar Resultados.

Para acceder a los resultados del análisis de transporte de sedimentos, las cuales fueron evaluadas para el corto, mediano y largo plazo, se obtienen de: Menú principal/ View/ Sediment Spatial Plot – presenta los cambios en el perfil del río, acumulación de sedimentos gráficamente en la pestaña Profile Plot y numéricamente en la pestaña Table (Nania y Molero, 2007). En donde para obtener la variación de la cota a pie de Presa, con la variable (Invert Change {m}) y para obtener el volumen acumulado de sedimentos usamos la variable (Volume Out Cum: All {m3}) la cual hay que sumar todas las acumulación de cada sección hasta antes de la sección correspondiente a la presa Mazar.

65

3.4 CĂĄlculo de Productividad.

La acumulaciĂłn de sedimentos a lo largo del cauce tiene como consecuencia una disminuciĂłn en el volumen del embalse.

El volumen de agua que se dispone en el embalse se puede interpretar y cuantificar como una energĂ­a remanente que se dispone y estĂĄ lista para ser convertida en energĂ­a elĂŠctrica a travĂŠs del conjunto turbina-generador, y ser transportada hasta llegar al usuario final.

Como la central Molino estĂĄ en cascada, o sea a continuaciĂłn de Mazar, el volumen almacenado en el sitio de estudio tambiĂŠn representa una energĂ­a remanente para Molino, por lo que es necesario cuantificar las consecuencias de la sedimentaciĂłn.

Para el cĂĄlculo de del volumen del embalse en funciĂłn del nivel, se usĂł la siguiente la EcuaciĂłn 3-1: đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A; = 129.7(đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122; đ??¸đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2019; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;)3.007734 [đ?&#x2018;&#x161;3 ] EcuaciĂłn 3-1 EcuaciĂłn para el cĂĄlculo de Volumen del Embalse. (Consorcio Gerencia Mazar C. , 2009)

Con esta ecuaciĂłn se evaluĂł la variaciĂłn del volumen el embalse, considerando la variaciĂłn en la cota del cauce causada por la acumulaciĂłn de sedimentos.

AdemĂĄs es necesario calcular la productividad por cada m3 del embalse para lo cual se usa la EcuaciĂłn 3-2: đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2018; đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x; = 0.00203 â&#x2C6;&#x2014; (đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122; đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122; đ??¸đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2019; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122; đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D; đ??śđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;) + 0.072934 [đ??žđ?&#x2018;¤â&#x201E;&#x17D;/đ?&#x2018;&#x161;3 ] EcuaciĂłn 3-2. CĂĄlculo de la productividad. (Consorcio Gerencia Mazar C. , 2009)

Para el cĂĄlculo de la productividad para Molino se utilizĂł 1.55 kWh/m3 ya que la cota siempre estarĂ­a sobre la 1970 msnm.

Y para finalizar se calculĂł la EnergĂ­a remanente para Molino y Mazar considerando los volĂşmenes Ăştiles, los cuales son 2060 y 2098 msnm, respectivamente. Y esto presentado para 4 periodos de tiempo (5, 15,25 y 50 aĂąos).

66

3.5 Método de Mitigación de efectos de sedimentación.

De la información usada para la modelación, el factor que se puede modificar para disminuir el impacto por la sedimentación es la referente a los deslizamientos que se tienen en las laderas del embalses, las cuales fueron consideradas para el modelo con una taza de aporte de sedimentos de 0,56 x106 ton/año, esta información fue ingresada en HEC-RAS Serie de carga de sedimentos, (ver Ilustración 3-23), por lo que si se logra reducir este aporte hacia el embalse, se podría obtener impactos menores en la cantidad de sedimentos acumulados, los cuales disminuyen el volumen útil de agua para la producción hidroeléctrica.

Ilustración 3-23. Menú de HEC-RAS para aportes laterales de sedimentos.

Por lo que en la presente modelación se consideró como medida de mitigación, la reducción al 10%, (lo que significa 0,56 x 105 ton/año) de aporte de sedimentación por deslizamientos, se considera este porcentaje debido a que con adecuados métodos para manejar los deslizamientos, tales como estabilización de taludes y construcción de bermas es posible alcanzar esta reducción. Por tal razón con esta disminución se podrá apreciar una diferencia en cambio del volumen útil así como también del nivel del cauce del rio.

67

4

Resultados y Análisis

4.1 Resultados.

En esta sección se describen los resultados del análisis de transporte de sedimentos en los periodos de modelamiento 5, 15, 25 y 50 años, así como los resultados que se obtienen de reducir los aportes de sedimentos por deslizamientos, considerando esta reducción como un método de mitigación. Además se mostrará la variación de la productividad, que resulta del cambio del lecho del rio por la acumulación de sedimentos a lo largo del embalse.

4.1.1 Resultado del análisis de transporte de sedimentos.

Para mostrar estos resultados se hizo la evaluación en las secciones con más cambio en la geometría tanto en socavación como en acumulación de material. Estas secciones son básicamente: en el sector de la presa identificada con el número 1325.408 y en la zona de la cola del embalse. Por lo tanto se consideró los periodos de tiempo de 5, 15, 25,50 años y con un aporte de sedimentos por deslizamientos.

4.1.1.1 Periodo de 5 años.

Se realizó una corrida del módulo de análisis de transporte de sedimentos para un periodo de 5 años, donde se puede notar acumulación de sedimentos en la cola del embalse, así como en la base de la presa La acumulación de sedimentos en el sector de la presa, es más significativa para la sección 1325.408 (ubicada en el sector de la presa), con un valor de 0.98 m, como se puede apreciar en la Ilustración 4-1 y la Tabla 4-1.

Eje x --> Longitud del embalse (m) Eje y --> Altura del embalse (m)

68

Ilustración 4-1. Acumulación de sedimentos en el sector de la presa sección (1325.408) periodo de 5 años

Periodo de 1 a 5 Años Sector cercano a la presa Mazar Año 1 2 3 4 5

Sección

1325.408

Cota al Final Porcentaje Cota Inicial Diferencia del Periodo de Cambio [msnm] [m] [msnm] [%]

2020

2020.27 2020.41 2020.56 2020.7 2020.98

0.27 0.41 0.56 0.7 0.98

0.01% 0.02% 0.03% 0.03% 0.05%

Tabla 4-1. Variación de cota del cauce en sector de la presa sección (1325.408).

Es importante observar los resultados del transporte de sedimentos en las secciones de la cola del embalse (ver Ilustración 4-2) ya que en este sector por tener la cota más alta, la acumulación y socavación es más representativa.

Eje x --> Longitud del embalse (m) Eje y --> Altura del embalse (m)

Ilustración 4-2. Acumulación y socavación en el cauce en la cola del embalse.

La acumulación y socavación de las secciones mostradas en la ilustración anterior, se cuantifican en la Tabla 4-2, en donde se puede apreciar las variaciones de la cota del cauce por efectos de la sedimentación, tanto en metros como en porcentaje. Se presenta en amarillo los valores más altos registrados en el periodo de análisis, tanto en acumulación como en socavación.

69

Periodo de 5 Años Cola del Embalse Número de Sección.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Sección 33078.95 32864.51 32617.12 32418.58 32201.89 31912.08 31659.26 31357.72 31044.54 30771.92 30353.83 29948.81 29706.2 29547.66 29357.86 29106.21 28896.62 28702.52

Cota al Final Porcentaje Cota Inicial Diferencia del Periodo de Cambio [msnm] [m] [msnm] [%] 2165 2165 2165 2165 2160 2160 2160 2160 2160 2155 2155 2155 2155 2152.44 2150 2150 2150 2150

2165.001 2164.761 2163.861 2162.529 2161.275 2160.446 2160.094 2159.721 2159.922 2155.097 2155.035 2154.661 2153.684 2152.671 2150.605 2151.204 2150 2150.094

0.001 -0.239 -1.139 -2.471 1.275 0.446 0.094 -0.279 -0.078 0.097 0.035 -0.339 -1.316 0.231 0.605 1.204 0 0.094

0.00% -0.01% -0.05% -0.11% 0.06% 0.02% 0.00% -0.01% 0.00% 0.00% 0.00% -0.02% -0.06% 0.01% 0.03% 0.06% 0.00% 0.00%

Tabla 4-2. Variación de cota del cauce con la modelación para 5 años.

4.1.1.2 Periodo de 15 años.

Con la simulación para 15 años del transporte de sedimentos, se sigue considerando los sectores donde se aprecian los mayores cambios, por el efecto de la sedimentación en el sector de la Presa, donde se nota un incremento en la cota de 2.40 m, y al final de la cola del embalse, lo cual se muestra en Ilustración 4-3 y Tabla 4-3.

70

Eje x --> Longitud del embalse (m) Eje y --> Altura del embalse (m)

Ilustración 4-3. Acumulación de sedimentos en el sector de la presa sección (1325.408).

Periodo de 1 a 15 Años Sector cercano a la presa Mazar Cota al Porcenta Cota Final del Diferenci je de Año Sección Inicial Periodo a [m] Cambio [msnm] [msnm] [%] 1 2020.27 0.27 0.01% 2 2020.41 0.411 0.02% 3 2020.57 0.565 0.03% 4 2020.7 0.701 0.03% 5 2020.84 0.842 0.04% 6 2021.1 1.097 0.05% 7 2021.23 1.231 0.06% 8 1325.41 2020 2021.37 1.365 0.07% 9 2021.49 1.494 0.07% 10 2021.63 1.629 0.08% 11 2021.88 1.875 0.09% 12 2022 2.004 0.10% 13 2022.14 2.137 0.11% 14 2022.29 2.285 0.11% 15 2022.41 2.409 0.12%

Tabla 4-3. Variación de cota del cauce en sector de la presa sección (1325.408).

En la cola del embalse se presentó los siguientes resultados (ver Ilustración 4-4) para el periodo de estudio:

71

Eje x --> Longitud del embalse (m) Eje y --> Altura del embalse (m)

Ilustración 4-4. Acumulación y socavación en el cauce en la cola del embalse.

La acumulación y socavación de las secciones mostradas en la ilustración anterior, se cuantifican en la Tabla 4-4, en donde se puede apreciar las variaciones de la cota del cauce por efectos de la sedimentación, tanto en metros como en porcentaje. Se presenta en amarillo los valores más altos registrados en el periodo de análisis, tanto en acumulación como en socavación.

72

Periodo de 15 Años Cola del Embalse Número de Sección.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Sección 33078.95 32864.51 32617.12 32418.58 32201.89 31912.08 31659.26 31357.72 31044.54 30771.92 30353.83 29948.81 29706.2 29547.66 29357.86 29106.21 28896.62 28702.52

Cota al Final Porcentaje Cota Inicial Diferencia del Periodo de Cambio [msnm] [m] [msnm] [%] 2165 2165 2165 2165 2160 2160 2160 2160 2160 2155 2155 2155 2155 2152.44 2150 2150 2150 2150

2164.017 2163.821 2163.227 2162.222 2161.358 2160.714 2160.204 2159.381 2158.959 2155.374 2155.066 2154.31 2153.373 2152.56 2151.393 2151.994 2150 2150.965

-0.983 -1.179 -1.773 -2.778 1.358 0.714 0.204 -0.619 -1.041 0.374 0.066 -0.69 -1.627 0.12 1.393 1.994 0 0.965

-0.05% -0.05% -0.08% -0.13% 0.06% 0.03% 0.01% -0.03% -0.05% 0.02% 0.00% -0.03% -0.08% 0.01% 0.06% 0.09% 0.00% 0.04%

Tabla 4-4. . Variación de cota del cauce con la modelación para 15 años.

4.1.1.3 Periodo de 25 años.

De la misma forma que lo evaluado en las secciones anteriores se muestran resultados para el presente periodo en los sectores de la presa y la cola del embalse. En el sector de la presa (ver Ilustración 4-5 y Tabla 4-5), se presenta una variación en cauce de 4.20 m.

73

Eje x --> Longitud del embalse (m) Eje y --> Altura del embalse (m)

Ilustraci贸n 4-5. Acumulaci贸n de sedimentos en el sector de la presa secci贸n (1325.408).

74

Año

Sección 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1325.408 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Cota al Porcenta Cota Final del Diferenci je de Inicial Periodo a [m] Cambio [msnm] [msnm] [%]

2020

2020.27 2020.411 2020.565 2020.701 2020.842 2021.097 2021.231 2021.365 2021.494 2021.629 2021.875 2022.004 2022.137 2022.285 2022.409 2022.7 2022.841 2022.998 2023.131 2023.266 2023.531 2023.679 2023.807 2023.946 2024.08

0.27 0.411 0.565 0.701 0.842 1.097 1.231 1.365 1.494 1.629 1.875 2.004 2.137 2.285 2.409 2.7 2.841 2.998 3.131 3.266 3.531 3.679 3.807 3.946 4.08

0.01% 0.02% 0.03% 0.03% 0.04% 0.05% 0.06% 0.07% 0.07% 0.08% 0.09% 0.10% 0.11% 0.11% 0.12% 0.13% 0.14% 0.15% 0.16% 0.16% 0.17% 0.18% 0.19% 0.20% 0.20%

Tabla 4-5. Variación de cota del cauce en sector de la presa sección (1325.408).

Ahora presentamos lo que resulto del análisis en la cola del embalse (ver Ilustración 4-6).

75

Eje x --> Longitud del embalse (m) Eje y --> Altura del embalse (m)

Ilustración 4-6.Acumulación y socavación en el cauce en la cola del embalse.

La acumulación y socavación de las secciones mostradas en la ilustración anterior, se aprecian cuantitativamente (ver Tabla 4-6). Se presenta en amarillo los valores más altos registrados en el periodo de análisis, tanto en acumulación como en socavación.

76

Periodo de 25 Años Cola del Embalse Número de Sección.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Sección 33078.95 32864.51 32617.12 32418.58 32201.89 31912.08 31659.26 31357.72 31044.54 30771.92 30353.83 29948.81 29706.2 29547.66 29357.86 29106.21 28896.62 28702.52

Cota al Final Porcentaje Cota Inicial Diferencia del Periodo de Cambio [msnm] [m] [msnm] [%] 2165 2165 2165 2165 2160 2160 2160 2160 2160 2155 2155 2155 2155 2152.44 2150 2150 2150 2150

2163.61 2163.533 2163.028 2162.033 2161.282 2160.568 2160.06 2159.156 2158.919 2155.522 2155.09 2154.255 2153.365 2152.461 2151.639 2152.233 2150 2151.344

-1.39 -1.467 -1.972 -2.967 1.282 0.568 0.06 -0.844 -1.081 0.522 0.09 -0.745 -1.635 0.021 1.639 2.233 0 1.344

-0.06% -0.07% -0.09% -0.14% 0.06% 0.03% 0.00% -0.04% -0.05% 0.02% 0.00% -0.03% -0.08% 0.00% 0.08% 0.10% 0.00% 0.06%

Tabla 4-6. Variación de cota del cauce con la modelación para 25 años.

4.1.1.4 Periodo de 50 años.

De la misma forma se presentaran resultados en los puntos con mayor afectación que son en la cola del embalse y a pie de presa. De lo que se puede observar (ver Ilustración 4-7 y Tabla 4-7) se tiene una variación en el cauce por acumulación de sedimentos en pie de presa (sección 1325.40) de 8.15m.

77

Eje x --> Longitud del embalse (m) Eje y --> Altura del embalse (m)

Ilustraci贸n 4-7. Acumulaci贸n de sedimentos en el sector de la presa secci贸n (1325.408).

78

Periodo de 1 a 50 Años Sector cercano a la presa Mazar Cota al Porcenta Cota Final del Diferenci je de Año Sección Inicial Periodo a [m] Cambio [msnm] [msnm] [%] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1325.408 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

2020

2020.27 2020.411 2020.565 2020.701 2020.842 2021.097 2021.231 2021.365 2021.494 2021.629 2021.875 2022.004 2022.137 2022.285 2022.558 2022.7 2022.841 2022.998 2023.131 2023.39 2023.531 2023.679 2023.807 2023.946 2024.201 2024.34 2024.483 2024.63 2024.783 2025.031 2025.177 2025.32 2025.463 2025.603 2025.867 2026 2026.171 2026.326 2026.511 2026.656 2026.806 2026.883 2027.055 2027.275 2027.443 2027.588 2027.75 2027.904 2027.98 2028.158

0.27 0.411 0.565 0.701 0.842 1.097 1.231 1.365 1.494 1.629 1.875 2.004 2.137 2.285 2.558 2.7 2.841 2.998 3.131 3.39 3.531 3.679 3.807 3.946 4.201 4.34 4.483 4.63 4.783 5.031 5.177 5.32 5.463 5.603 5.867 6 6.171 6.326 6.511 6.656 6.806 6.883 7.055 7.275 7.443 7.588 7.75 7.904 7.98 8.158

0.01% 0.02% 0.03% 0.03% 0.04% 0.05% 0.06% 0.07% 0.07% 0.08% 0.09% 0.10% 0.11% 0.11% 0.13% 0.13% 0.14% 0.15% 0.16% 0.17% 0.17% 0.18% 0.19% 0.20% 0.21% 0.21% 0.22% 0.23% 0.24% 0.25% 0.26% 0.26% 0.27% 0.28% 0.29% 0.30% 0.31% 0.31% 0.32% 0.33% 0.34% 0.34% 0.35% 0.36% 0.37% 0.38% 0.38% 0.39% 0.40% 0.40%

Tabla 4-7. Variación de cota del cauce en sector de la presa sección (1325.408).

79

Si de la misma forma se presentan resultados (ver Ilustración 4-8) de las variaciones en acumulación y socavamiento provocado por el transporte de sedimentos en la cola del embalse.

Eje x --> Longitud del embalse (m) Eje y --> Altura del embalse (m)

Ilustración 4-8.Acumulación y socavación en el cauce en la cola del embalse.

La acumulación y socavación de las secciones mostradas en la ilustración anterior, se aprecian cuantitativamente (ver Tabla 4-8). Se presenta en amarillo los valores más altos registrados en el periodo de análisis, tanto en acumulación como en socavación.

80

Periodo de 50 Años Cola del Embalse Número de Sección.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Sección 33078.95 32864.51 32617.12 32418.58 32201.89 31912.08 31659.26 31357.72 31044.54 30771.92 30353.83 29948.81 29706.2 29547.66 29357.86 29106.21 28896.62 28702.52 28521.32 28280.52

Cota al Final Porcentaje Cota Inicial Diferencia del Periodo de Cambio [msnm] [m] [msnm] [%] 2165 2165 2165 2165 2160 2160 2160 2160 2160 2155 2155 2155 2155 2152.44 2150 2150 2150 2150 2145 2145

2163.245 2163.18 2162.643 2161.524 2160.748 2159.779 2159.688 2158.628 2158.947 2155.772 2155.263 2154.312 2153.498 2152.513 2152.057 2152.576 2150 2151.795 2145.552 2147.241

-1.755 -1.82 -2.357 -3.476 0.748 -0.221 -0.312 -1.372 -1.053 0.772 0.263 -0.688 -1.502 0.073 2.057 2.576 0 1.795 0.552 2.241

-0.08% -0.08% -0.11% -0.16% 0.03% -0.01% -0.01% -0.06% -0.05% 0.04% 0.01% -0.03% -0.07% 0.00% 0.10% 0.12% 0.00% 0.08% 0.03% 0.10%

Tabla 4-8. Variación de cota del cauce con la modelación para 25 años .

4.1.2 Resultados de reducción de aporte de sedimentos por deslizamientos.

De lo mencionado en el capítulo de metodología en la presente sección se presentara los resultados de la modelación con una reducción al 10% (lo que significa 0,56 x 105 ton/año) de aporte de sedimentación por deslizamientos, se presenta además el cambio del volumen útil y el cambio de nivel del cauce del rio, para el corto 5 años y el largo plazo 50 años (ver Tabla 4-9)

81

Periodo

0 años 5 años 50 años

100% de Deslizamientos Volumen Volumen Nivel a pie acumulado de del de Presa sedimentos embalse [msnm] [Hm3] [Hm3] 0 2020 410 2,077 2020,98 407,923 15,384 2028,15 394,68

-10% de Deslizamientos % de % de Volumen Volumen Variación Nivel a pie variación de variación de acumulado de del de volumen de Presa volumen nivel sedimentos embalse [Hm3] [msnm] [Hm3] [msnm] [Hm3] [Hm3] 0 2020 410 1,798 2020,84 408,202 0,28 13,43% 14,29% 14,45 2027,58 395,55 0,93 6,07% 6,99%

Tabla 4-9. Variación de Nivel del cauce y volumen con reducción de deslizamientos en 5 y 50 años.

4.1.3 Resultados de Cálculo de productividad.

En las siguientes tablas (Tabla 4-10, Tabla 4-11, Tabla 4-12 y Tabla 4-13) se muestra cómo va evolucionando y afectando la acumulación de sedimentos a la productividad y la energía almacenada en los embalses, esto presentado para los distintos periodos de la modelación. Lo que está pintado de color rojo representa el valor y el lugar desde donde comienza afectar en la productividad de la central la acumulación de sedimentos, ya que es la cota mínima de operación de la central Mazar; los valores pintados de color amarillo en cambio representa para la cota mínima de operación de la central Molino.

82

Niv

Vol

Embalse Variación de la Cota 5

[msnm]

Product

Embalse

Mazar Sin

sin afectación Vol Útil

Vol Útil

Años

SED

Molino

Mazar

[m]

[Hm3]

[Hm3]

[Hm3]

afectación SED [kwh/m3]

Vol Ener

Ener

Almacenada Almacenada

Product

Ener

Embalse

Vol Útil

Vol Útil

Mazar

Almacena

Ener

con

con

con

Con

da Mazar

Almacenada

Con

Molino con

Mazar Sin

Molino Sin afectación afectación afectación afectación

afectación

afectación

SED

Molino

Mazar

SED

afectación

afectación

[GWh]

[GWh]

[Hm3]

[Hm3]

[Hm3]

[kwh/m3]

[GWh]

[GWh]

2011

0.98

0.0001

0.0000

0.0000

0.0000

2015

0.98

0.0164

0.0000

0.0085

0.0000

2020

0.98

0.1320

0.0000

0.0968

0.0000

2025

0.98

0.4470

0.0000

0.3648

0.0000

2030

0.98

1.0619

0.0000

0.9130

0.0000

2035

0.98

2.0776

0.0000

1.8422

0.0000

2040

0.98

3.5952

0.0000

3.2535

0.0000

2045

0.98

5.7159

0.0000

5.2479

0.0000

2050

0.98

8.5410

0.0000

7.9270

0.0000

2055

0.98

12.1720

0.0000

11.3921

0.0000

2060

0.98

16.7105

0.0000

0.0000

0.0000

15.7447

0.0000

0.0000

0.0000

2065

0.98

22.2581

5.5476

0.0000

8.5988

21.0864

5.3418

0.0000

8.2798

2070

0.98

28.9165

12.2060

0.0000

18.9193

27.5191

11.7745

0.0000

18.2504

2075

0.98

36.7876

20.0771

0.0000

31.1194

35.1445

19.3998

0.0000

30.0697

2080

0.98

45.9731

29.2626

0.0000

45.3571

44.0644

28.3197

0.0000

43.8955

2085

0.98

56.5751

39.8646

0.0000

61.7901

54.3807

38.6360

0.0000

59.8859

2090

0.98

68.6955

51.9850

0.0000

80.5768

66.1955

50.4508

0.0000

78.1987

83

2095

0.98

82.4364

65.7259

0.0000

101.8751

79.6107

63.8660

0.0000

98.9923

2098

0.98

91.5012

74.7907

0.0000

0.2492

0.0000

115.9255

88.4704

72.7258

0.0000

0.2472

0.0000

112.7250

2100

0.98

97.8998

81.1892

6.3986

0.2532

1.6201

125.8433

94.7284

78.9837

6.2579

0.2512

1.5722

122.4248

2105

0.98

115.1878

98.4773

23.6866

0.2632

6.2348

152.6398

111.6507

95.9061

23.1803

0.2613

6.0560

148.6544

2110

0.98

134.4027 117.6922

42.9015

0.2732

11.7222

182.4229

130.4799

114.7353

42.0095

0.2713

11.3960

177.8396

2115

0.98

155.6466 138.9361

64.1455

0.2832

18.1691

215.3510

151.3181

135.5735

62.8477

0.2813

17.6782

210.1388

2120

0.98

179.0219 162.3114

87.5207

0.2933

25.6667

251.5826

174.2676

158.5229

85.7971

0.2913

24.9928

245.7105

2125

0.98

204.6308 187.9203 113.1296

0.3033

34.3098

291.2764

199.4306

183.6859

110.9601

0.3013

33.4341

284.7132

2130

0.98

232.5756 215.8651 141.0744

0.3133

44.1978

334.5908

226.9095

211.1648

138.4390

0.3113

43.1004

327.3055

2135

0.98

262.9587 246.2482 171.4575

0.3233

55.4338

381.6847

256.8066

241.0620

168.3362

0.3213

54.0942

373.6460

2140

0.98

295.8825 279.1720 204.3813

0.3333

68.1252

432.7166

289.2244

273.4797

200.7539

0.3314

66.5220

423.8936

2145

0.98

331.4494 314.7389 239.9483

0.3433

82.3836

487.8453

324.2652

308.5205

235.7948

0.3414

80.4947

478.2068

2150

0.98

369.7620 353.0515 278.2608

0.3534

98.3246

547.2297

362.0315

346.2869

273.5611

0.3514

96.1269

536.7446

2155

0.98

410.9226 394.2121 319.4214

0.3634

116.0678

611.0287

402.6258

386.8812

314.1554

0.3614

113.5377

599.6658

2160

0.98

455.0338 438.3233 363.5326

0.3734

135.7373

679.4011

446.1506

430.4060

357.6802

0.3714

132.8500

667.1293

Tabla 4-10. EnergĂ­a Remanente y Productividad para Mazar y Molino periodo 5 aĂąos.

84

Niv

Vol

Embalse Variación de la Cota 15

[msnm]

Embalse

Mazar Sin

sin

afectación

afectación Vol Útil

Vol Útil

Años

SED

Molino

Mazar

[m]

[Hm3]

[Hm3]

[Hm3]

SED [kwh/m3]

Product

Vol

Product Ener

Ener

Almacenada Almacenada

Embalse

Vol Útil

Vol Útil

Mazar

con

con

con

Con

Ener

Ener

Almacenada Almacenada

Mazar Sin

Molino Sin afectación afectación afectación afectación Mazar Con

afectación

afectación

SED

Molino

Mazar

SED

afectación

afectación

[GWh]

[GWh]

[Hm3]

[Hm3]

[Hm3]

[kwh/m3]

[GWh]

[GWh]

Molino con

2015

2.559

0.0164

0.0000

0.0019

0.0000

2020

2.559

0.1320

0.0000

0.0543

0.0000

2025

2.559

0.4470

0.0000

0.2547

0.0000

2030

2.559

1.0619

0.0000

0.7035

0.0000

2035

2.559

2.0776

0.0000

1.5015

0.0000

2040

2.559

3.5952

0.0000

2.7496

0.0000

2045

2.559

5.7159

0.0000

4.5489

0.0000

2050

2.559

8.5410

0.0000

7.0008

0.0000

2055

2.559

12.1720

0.0000

10.2067

0.0000

2060

2.559

16.7105

0.0000

0.0000

0.0000

14.2681

0.0000

0.0000

0.0000

2065

2.559

22.2581

5.5476

0.0000

8.5988

19.2865

5.0184

0.0000

7.7785

2070

2.559

28.9165

12.2060

0.0000

18.9193

25.3637

11.0956

0.0000

17.1982

2075

2.559

36.7876

20.0771

0.0000

31.1194

32.6014

18.3333

0.0000

28.4166

2080

2.559

45.9731

29.2626

0.0000

8545.3571

41.1014

26.8334

0.0000

41.5917

2085

2.559

56.5751

39.8646

0.0000

61.7901

50.9657

36.6977

0.0000

56.8814

2090

2.559

68.6955

51.9850

0.0000

80.5768

62.2963

48.0282

0.0000

74.4437

2095

2.559

82.4364

65.7259

0.0000

101.8751

75.1950

60.9270

0.0000

94.4368

2098

2.559

91.5012

74.7907

0.0000

0.2492

0.0000

115.9255

83.7295

69.4614

0.0000

0.2441

0.0000

107.6652

2100

2.559

97.8998

81.1892

6.3986

0.2532

1.6201

125.8433

89.7641

75.4960

6.0346

0.2481

1.4970

117.0188

2105

2.559

115.1878

98.4773

23.6866

0.2632

6.2348

152.6398

106.1055

91.8374

22.3760

0.2581

5.7751

142.3480

2110

2.559

134.4027 117.6922

42.9015

0.2732

11.7222

182.4229

124.3215

110.0534

40.5920

0.2681

10.8830

170.5828

2115

2.559

155.6466 138.9361

64.1455

0.2832

18.1691

215.3510

144.5142

130.2461

60.7847

0.2781

16.9056

201.8815

2120

2.559

179.0219 162.3114

87.5207

0.2933

25.6667

251.5826

166.7858

152.5178

83.0563

0.2881

23.9317

236.4026

2125

2.559

204.6308 187.9203 113.1296

0.3033

34.3098

291.2764

191.2388

176.9707

107.5093

0.2982

32.0542

274.3046

2130

2.559

232.5756 215.8651 141.0744

0.3133

44.1978

334.5908

217.9752

203.7072

134.2458

0.3082

41.3703

315.7461

2135

2.559

262.9587 246.2482 171.4575

0.3233

55.4338

381.6847

247.0976

232.8296

163.3682

0.3182

51.9810

360.8859

2140

2.559

295.8825 279.1720 204.3813

0.3333

68.1252

432.7166

278.7083

264.4403

194.9788

0.3282

63.9917

409.8824

2145

2.559

331.4494 314.7389 239.9483

0.3433

82.3836

487.8453

312.9097

298.6417

229.1802

0.3382

77.5118

462.8946

2150

2.559

369.7620 353.0515 278.2608

0.3534

98.3246

547.2297

349.8043

335.5362

266.0748

0.3482

92.6548

520.0811

2155

2.559

410.9226 394.2121 319.4214

0.3634

116.0678

611.0287

389.4944

375.2264

305.7649

0.3582

109.5382

581.6008

2160

2.559

455.0338 438.3233 363.5326

0.3734

135.7373

679.4011

432.0827

417.8146

348.3532

0.3683

128.2840

647.6127

Tabla 4-11. EnergĂ­a Remanente y Productividad para Mazar y Molino periodo 15 aĂąos.

86

Niv

Vol

Embalse Variación de la Cota 25

[msnm]

Embalse

Mazar Sin

sin

afectación

afectación Vol Útil

Vol Útil

Años

SED

Molino

Mazar

[m]

[Hm3]

[Hm3]

[Hm3]

SED [kwh/m3]

Product

Vol

Product Ener

Ener

Almacenada Almacenada

Embalse

Vol Útil

Vol Útil

Mazar

con

con

con

Con

Ener

Ener

Almacenada Almacenada

Mazar Sin

Molino Sin afectación afectación afectación afectación Mazar Con

afectación

afectación

SED

Molino

Mazar

SED

afectación

afectación

[GWh]

[GWh]

[Hm3]

[Hm3]

[Hm3]

[kwh/m3]

[GWh]

[GWh]

Molino con

2015

4.2010

0.0164

0.0000

0.0001

0.0000

2020

4.2010

0.1320

0.0000

0.0256

0.0000

2025

4.2010

0.4470

0.0000

0.1664

0.0000

2030

4.2010

1.0619

0.0000

0.5225

0.0000

2035

4.2010

2.0776

0.0000

1.1947

0.0000

2040

4.2010

3.5952

0.0000

2.2838

0.0000

2045

4.2010

5.7159

0.0000

3.8910

0.0000

2050

4.2010

8.5410

0.0000

6.1174

0.0000

2055

4.2010

12.1720

0.0000

9.0645

0.0000

2060

4.2010

16.7105

0.0000

0.0000

0.0000

12.8337

0.0000

0.0000

0.0000

2065

4.2010

22.2581

5.5476

0.0000

8.5988

17.5266

4.6929

0.0000

7.2740

2070

4.2010

28.9165

12.2060

0.0000

18.9193

23.2449

10.4112

0.0000

16.1373

2075

4.2010

36.7876

20.0771

0.0000

31.1194

30.0903

17.2565

0.0000

26.7476

2080

4.2010

45.9731

29.2626

0.0000

45.3571

38.1645

25.3308

0.0000

39.2627

87

2085

4.2010

56.5751

39.8646

0.0000

61.7901

47.5696

34.7359

0.0000

53.8406

2090

4.2010

68.6955

51.9850

0.0000

80.5768

58.4074

45.5736

0.0000

70.6392

2095

4.2010

82.4364

65.7259

0.0000

101.8751

70.7799

57.9461

0.0000

89.8165

2098

4.2010

91.5012

74.7907

0.0000

0.2492

0.0000

115.9255

78.9825

66.1488

0.0000

0.2408

0.0000

102.5306

2100

4.2010

97.8998

81.1892

6.3986

0.2532

1.6201

125.8433

84.7891

71.9554

5.8066

0.2448

1.4214

111.5309

2105

4.2010

115.1878

98.4773

23.6866

0.2632

6.2348

152.6398

100.5372

87.7035

21.5548

0.2548

5.4922

135.9404

2110

4.2010

134.4027 117.6922

42.9015

0.2732

11.7222

182.4229

118.1263

105.2926

39.1439

0.2648

10.3661

163.2035

2115

4.2010

155.6466 138.9361

64.1455

0.2832

18.1691

215.3510

137.6586

124.8249

58.6761

0.2748

16.1262

193.4786

2120

4.2010

179.0219 162.3114

87.5207

0.2933

25.6667

251.5826

159.2363

146.4025

80.2538

0.2848

22.8602

226.9239

2125

4.2010

204.6308 187.9203 113.1296

0.3033

34.3098

291.2764

182.9616

170.1279

103.9791

0.2949

30.6597

263.6982

2130

4.2010

232.5756 215.8651 141.0744

0.3133

44.1978

334.5908

208.9369

196.1031

129.9544

0.3049

39.6204

303.9599

2135

4.2010

262.9587 246.2482 171.4575

0.3233

55.4338

381.6847

237.2644

224.4307

158.2820

0.3149

49.8421

347.8676

2140

4.2010

295.8825 279.1720 204.3813

0.3333

68.1252

432.7166

268.0467

255.2130

189.0642

0.3249

61.4287

395.5801

2145

4.2010

331.4494 314.7389 239.9483

0.3433

82.3836

487.8453

301.3860

288.5523

222.4035

0.3349

74.4884

447.2560

2150

4.2010

369.7620 353.0515 278.2608

0.3534

98.3246

547.2297

337.3848

324.5511

258.4023

0.3449

89.1331

503.0542

2155

4.2010

410.9226 394.2121 319.4214

0.3634

116.0678

611.0287

376.1456

363.3118

297.1631

0.3550

105.4793

563.1334

2160

4.2010

455.0338 438.3233 363.5326

0.3734

135.7373

679.4011

417.7708

404.9371

338.7883

0.3650

123.6474

627.6525

Tabla 4-12. EnergĂ­a Remanente y Productividad para Mazar y Molino periodo 25 aĂąos.

88

Niv

Vol

Embalse Variación de la Cota 50

[msnm]

Embalse

Mazar Sin

sin

afectación

afectación Vol Útil

Vol Útil

Años

SED

Molino

Mazar

[m]

[Hm3]

[Hm3]

[Hm3]

SED [kwh/m3]

Product

Vol

Product Ener

Ener

Almacenada Almacenada

Embalse

Vol Útil

Vol Útil

Mazar

con

con

con

Con

Ener

Ener

Almacenada Almacenada

Mazar Sin

Molino Sin afectación afectación afectación afectación Mazar Con

afectación

afectación

SED

Molino

Mazar

SED

afectación

afectación

[GWh]

[GWh]

[Hm3]

[Hm3]

[Hm3]

[kwh/m3]

[GWh]

[GWh]

Molino con

2020

8.1580

0.1320

0.0000

0.0008

0.0000

2025

8.1580

0.4470

0.0000

0.0422

0.0000

2030

8.1580

1.0619

0.0000

0.2195

0.0000

2035

8.1580

2.0776

0.0000

0.6333

0.0000

2040

8.1580

3.5952

0.0000

1.3841

0.0000

2045

8.1580

5.7159

0.0000

2.5730

0.0000

2050

8.1580

8.5410

0.0000

4.3010

0.0000

2055

8.1580

12.1720

0.0000

6.6694

0.0000

2060

8.1580

16.7105

0.0000

0.0000

0.0000

9.7795

0.0000

0.0000

0.0000

2065

8.1580

22.2581

5.5476

0.0000

8.5988

13.7330

3.9535

0.0000

6.1279

2070

8.1580

28.9165

12.2060

0.0000

18.9193

18.6314

8.8519

0.0000

13.7204

89

2075

8.1580

36.7876

20.0771

0.0000

31.1194

24.5764

14.7969

0.0000

22.9352

2080

8.1580

45.9731

29.2626

0.0000

45.3571

31.6697

21.8902

0.0000

33.9298

2085

8.1580

56.5751

39.8646

0.0000

61.7901

40.0132

30.2336

0.0000

46.8621

2090

8.1580

68.6955

51.9850

0.0000

80.5768

49.7087

39.9292

0.0000

61.8902

2095

8.1580

82.4364

65.7259

0.0000

101.8751

60.8582

51.0787

0.0000

79.1719

2098

8.1580

91.5012

74.7907

0.0000

0.2492

0.0000

115.9255

68.2883

58.5087

0.0000

0.2329

0.0000

90.6885

2100

8.1580

97.8998

81.1892

6.3986

0.2532

1.6201

125.8433

73.5637

63.7842

5.2755

0.2369

1.2496

98.8655

2105

8.1580

115.1878

98.4773

23.6866

0.2632

6.2348

152.6398

87.9273

78.1477

19.6390

0.2469

4.8484

121.1290

2110

8.1580

134.4027 117.6922

42.9015

0.2732

11.7222

182.4229

104.0510

94.2714

35.7627

0.2569

9.1872

146.1207

2115

8.1580

155.6466 138.9361

64.1455

0.2832

18.1691

215.3510

122.0370

112.2574

53.7487

0.2669

14.3460

173.9990

2120

8.1580

179.0219 162.3114

87.5207

0.2933

25.6667

251.5826

141.9875

132.2079

73.6992

0.2769

20.4090

204.9223

2125

8.1580

204.6308 187.9203 113.1296

0.3033

34.3098

291.2764

164.0047

154.2252

95.7164

0.2869

27.4647

239.0490

2130

8.1580

232.5756 215.8651 141.0744

0.3133

44.1978

334.5908

188.1909

178.4114

119.9027

0.2970

35.6055

276.5376

2135

8.1580

262.9587 246.2482 171.4575

0.3233

55.4338

381.6847

214.6484

204.8689

146.3602

0.3070

44.9280

317.5468

2140

8.1580

295.8825 279.1720 204.3813

0.3333

68.1252

432.7166

243.4796

233.7001

175.1913

0.3170

55.5328

362.2351

2145

8.1580

331.4494 314.7389 239.9483

0.3433

82.3836

487.8453

274.7868

265.0072

206.4985

0.3270

67.5247

410.7612

2150

8.1580

369.7620 353.0515 278.2608

0.3534

98.3246

547.2297

308.6724

298.8929

240.3842

0.3370

81.0127

463.2839

2155

8.1580

410.9226 394.2121 319.4214

0.3634

116.0678

611.0287

345.2389

335.4594

276.9506

0.3470

96.1098

519.9620

2160

8.1580

455.0338 438.3233 363.5326

0.3734

135.7373

679.4011

384.5887

374.8092

316.3005

0.3570

112.9330

580.9543

Tabla 4-13. EnergĂ­a Remanente y Productividad para Mazar y Molino periodo 50 aĂąos.

90

4.2 Análisis 4.2.1 Interpretación de los Resultados.

En el periodo modelamiento de 5 años considerado como el de corto plazo, se calcula una acumulación de sedimentos totales de 2,08 Hm3, lo cual representa una disminución en el volumen de embalse de 0,5%. Además se tiene un incremento en la cota del cauce del río a pie de presa de aproximadamente de 1m. Cabe indicar que la disminución en la energía remanente para la producción de energía en Mazar para este periodo es de 2.5 GWh, este valor se puede considerar como bajo para el periodo en mención.

En consecuencia, en este periodo el incremento de sedimentos en el embalse es muy pequeño para provocar efectos considerables, debido a que el incremento de la cota del cauce, no supera el nivel en donde está ubicado el ingreso a la cámara de compuertas del Desagüe de Fondo y mucho menos la de la Toma de Carga.

En el periodo de largo plazo considerado para 50 años, y considerando que las centrales tienen un tiempo de vida útil de alrededor de 50 años, durante el cual se pueden realizar repotenciaciones para mantener o incrementar la producción, se obtuvo un volumen de acumulación de 15 Hm3. Una parte de este volumen acumulado se encuentra en el pie de presa; esta acumulación provocaría un incremento en el

nivel del cauce del río de

aproximadamente 8 m. En cuanto a la disminución de la energía remanente del embalse sería de 17 GWh. De igual forma para este periodo no alcanzo la cota del túnel del Desagüe de Fondo ni la Toma de Carga. Por lo que se puede mencionar que

la

sedimentación en la presa Mazar no detendrá el funcionamiento de las unidades de generación hasta este periodo, a no ser que cambien los parámetros con los que se realizó esta modelación. Para la central Molino de igual forma no detendría su funcionamiento, pero si dispondría de menos volumen de agua proveniente de Mazar.

Con los periodos ya considerado en los puntos anteriores (5 y 50 años), también se presenta en la Tabla 4-14 un resumen de los demás periodos de estudio, en donde se puede notar muy claramente el incremento en volumen y nivel, resultado de la acumulación de material, evaluado en el sector de la presa.

91

Periodo 0 años 5 años 15 años 25 años 50 años

Cota del Volumen Variación a cauce a pie Acumulado pie de de Presa (Hm3) Presa (m) (msnm) 2,077 6,347 8,923 15,386

0,98 2,559 4,201 8,158

2020,98 2022,559 2024,201 2028,158

Volumen Embalse (Hm3) 410 407,923 403,653 401,077 394,614

Tabla 4-14. Datos de variaciones de cota, y acumulación de sedimentos.

Con el antecedente que se presentó en la Tabla 4-9, en donde se presenta reducciones muy importantes del nivel y volumen de sedimentos acumulados en el sector de la presa, esto debido a la intervención para reducir deslizamientos en las laderas del embalse; esto representa en porcentaje de disminución de nivel y volumen de sedimentos de alrededor de 13.45% y 14.29% respectivamente en los primeros 5 años. Para los 25 años se tiene una reducción de 6.07% en volumen de sedimentos y de 6.99% en nivel de sedimentos acumulados; por tal razón se nota que es de gran importancia tomar acciones sobre este aporte de sedimentos por deslizamientos, ya que estos pueden ir aumentando debido al crecimiento demográfico en las inmediaciones del embalse.

Se propone los siguientes mecanismos para alcanzar una reducción en los deslizamientos.

Las técnicas o métodos que se suelen usar son clasificados en función de algunos criterios tales como la función que realizan y su método de ejecución. La clasificación que se presenta a continuación (ver Ilustración 4-9¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.) se basa en la función que desempeñan sobre el material a ser estabilizado (Alberti Arroyo, Canales Bernal, y Sandoval, 2006).

92

Cambio de Pendiente

Reducción de Fuerzas actuantes

Técnicas de Mitigación de Deslizamiento s Incremento de Fuerzas resistentes

Drenaje Protección de la Superficie Reducción de Peso Aplicación de fuerzas r esiste ntes en la parte inferior Incremento de la resistencia interna

Ilustración 4-9. Clasificación de las técnicas de Mitigación (función del trabajo que se realiza en el material a ser estabilizado) (Alberti Arroyo, Canales Bernal, y Sandoval, 2006) .

En el trabajo de Carrera y Aguirre (2013), se simuló el lavado de sedimentos mediante la apertura de las compuertas del desagüe de fondo, dicho proceso de lavado, se lo efectuó al concluir el 4to año y se manifestó que todo este material acumulado es removido con una operación del desagüe de fondo de al menos 2 días. Para este caso de estudio que se está analizando, no se usó este proceso o método de lavado de material acumulado, en razón de que al evacuar el sedimento mediante el desagüe de fondo, se enviaría los mismos al embalse de la central Molino, que está a continuación del de Mazar causando un gran inconveniente, debido a que actualmente dicho embalse ya se encuentra luchando con la sedimentación que se ha acumulado en sus ya 3 décadas de operación, usando métodos de dragado.

4.2.2 Análisis y discusión de la metodología y propuesta de mejoras.

De la metodología propuesta, la misma que es resultado de una investigación de las diversas alternativas que existen para poder realizar un modelamiento de procesos de sedimentación en cauces naturales, se determinó el uso del modelamiento hidrodinámico con la ayuda del software HEC-RAS, el mismo como ya se indicó anteriormente, se usó por disponer de mucha literatura que facilita el estudio de este software, disponer de un

93

entorno más amigable para el modelamiento y además el poder importar y exportar los resultados a un formato GIS. De los resultados obtenidos tanto para el análisis en el corto, mediano y largo plazo (5, 15, 25 y 50 años respectivamente), se pudo determinar la medida de afectación, tanto cuantificando la cantidad de material acumulado así como en qué medida este fenómeno de sedimentación afecta a la producción de energía en los mismos periodos de tiempo.

Ya con la determinación de la afectación del transporte de sedimentos en el embalse Mazar, se logró determinar

y sugerir

como medida de mitigación, el reducir los

deslizamientos que se tiene a lo largo del embalse, para lograr disminuir la cantidad de material acumulado. Con todo lo mencionado se puede indicar que se cumplió con los objetivos y preguntas de investigación propuestos.

Es necesario considerar que al respecto de transporte de sedimentos en cauces naturales, es difícil obtener una modelación altamente exacta debido a la gran cantidad de variables implicadas en este fenómeno así como también la calidad de información para los datos de entrada en el modelamiento (topografía del terreno, granulometría e hidrometría), por lo tanto es difícil poder abarcar en una sola ecuación todas estas variables y considerar que todas estas variables representan exactamente las características del objeto de estudio. Los resultados son aproximaciones

que permiten predecir tendencias (tales como

acumulaciones en mayor grado a pie de presa y en la cola del embalse) en el transporte de sedimentos dentro del comportamiento hidráulico del rio. Por lo tanto, estos resultados no deben ser tomados como datos exactos, sino como patrones de cambio que deben ser considerados para un mejor manejo de las variables que influencian en la sedimentación de materiales a lo largo de una presa.

La Función de transporte Ackers &White fue la que se eligió para realizar la simulación de la sedimentación, esta elección fue determinada ya que la obtención de esta ecuación fue por experimentos realizados con partículas de hasta 4 mm, pero además se demostró que se puede extender hasta partículas de 7 mm (arenas a gravas finas), y el tamaño de las partículas del río Paute están en este orden. Por lo mencionado en la sección de metodología, el rio en cuestión es de tipo montañoso. Por tal razón se creyó conveniente usar la función de transporte de sedimentos que más se adapta para el desarrollo de la simulación que es Ackers &White.

94

Uno de los datos de entrada muy importantes y necesarios para la modelación es la geometría del cauce que para el presente caso de estudio se podría mejorar los resultados si se lograría disponer de esta información actualizada, ya que la topografía del terreno es de 1979 y en el transcurso de los años dicho terreno debió haber sufrido cambios causados por la variación del nivel del embalse por los ya, 5 años de operación de la central Mazar y por demás factores naturales que se producen en toda la extensión del embalse. Estas alteraciones en la topografía del cauce del río, provocarían que surjan variaciones en los resultados del transporte de sedimentos, debido a que la acumulación o socavación depende directamente del cambio del lecho y el HEC-RAS realiza los cálculos en cada cambio del lecho tal cual se detalla en la sección 2.6.3.

Si se hace mención de la calidad de la información de la granulometría del cauce, la misma que es de vital importancia

en los procesos de cálculos de los modelos

hidrodinámicos unidimensionales, ya que estos definen el movimiento de la partícula, tanto en su movimiento longitudinal como en el vertical. Esta información de la misma forma fue tomada de un Informe de diseño básico de la central, la misma que es una sola muestra en el sector de la presa. Mejoraría mucho la exactitud de los resultados, si se tuviese una información actualizada y además de la variación de esta granulometría a lo largo del embalse, y así poder considerar diferentes concentraciones de material en cada una de las secciones transversales. Considerando la gran extensión del embalse, aproximadamente 30 Km, es evidente que surgirán cambios significativos en los resultados obtenidos del análisis de sedimentos al disponer de una granulometría más exacta y variante a lo largo de todo el cauce. En el análisis que realiza Barbosa (2013), usa un granulometría que fue tomada de muestras de campo a lo largo del sector de estudio. En la tesis realizada por Carrera y Aguirre (2013), se usó la granulometría que se dispuso para el modelo a escala del comportamiento del transporte de sedimentos en el proyecto hidroeléctrico Minas San Francisco, lo que provoco que el modelamiento arroje resultados más apegados a la realidad. Por lo mencionado, en el presente estudio de transporte de sedimentos del embalse Mazar, la información de concentración de material o granulometría es un punto débil, debido a que es una información poco real, por la fuente de donde proviene y además porque se considera constante a lo largo del embalse. Por lo tanto si se mejorar esta información se puede presumir que los resultados se acercaran más a la realidad.

95

Por ultimo si se considera que para la información hidrométrica usada, la serie de caudales históricos, se usó datos promedios mensuales, la evaluación de los periodos de cambio de estos caudales que utiliza el modelo, serán más largos que si existieran datos con periodos de tiempo más corto como por ejemplo 1 día o mejor aún si fuesen horarios. Si recordamos que la duración de flujo es el intervalo de tiempo a lo largo del cual el caudal y demás características se asume como constantes y que el incremento de cálculo es una subdivisión de la duración del flujo y que el tamaño de este incremento afecta directamente a la estabilidad del modelo como a la exactitud de los resultados, debido a que en cada incremento se realiza una actualización de la geometría e hidrodinámica del río, si se tuviera una serie de caudales con periodos de tiempo más cortos, provocaría por ende que el incremento de cálculo sea aún más pequeño y daría resultados más apegado a la realidad.

96

5

Conclusiones y Recomendaciones

5.1 Conclusiones.

En el presente análisis se usó un modelo de tipo hidrodinámico unidimensional, ayudado por el software HEC-RAS, con su módulo de transporte de sedimentos, usando la función de transporte de sedimentos de Ackers White, por el tamaño de las partículas del río que corresponden al orden de las arenas y gravas finas. Con toda la información necesaria para la simulación se realizó corridas del programa para presentar resultados en los 4 periodos de tiempo, en donde se muestra la tendencia de crecimiento de acumulación de material, conforme pasan los años. El valor de volumen de material acumulado a lo largo del embalse después de 50 años de operación, es de 14.45 Hm3, lo que disminución del volumen de

provoca una

agua del embalse de 410 Hm3 a 395.55 Hm3, lo que

evidentemente, provocara un afectación en la energía almacenada en forma de agua tanto en la central Mazar como en la central Molino, cuyos valores de afectación son de 19.96 GWh y 91.06 GWh, esto debido a que la potencia instalada es de 170 MW y 1150 MW respectivamente, y esto representa una gran cantidad de energía que no se produciría por la disminución del volumen de agua.

Al realizar una reducción al 10% del aporte de sedimentación por deslizamiento a lo largo del embalse, en los primeros 5 años provoca una acumulación de sedimentos totales de 1,8 Hm3, lo cual representa una disminución de 0,28 Hm3 comparando con el valor si no se aplica esta reducción. Si se realiza esta misma evaluación de reducción de deslizamientos para los 50 años se tiene una disminución de 0,93Hm3, lo que representa un valor considerable de mejora en el periodo en cuestión. Dicho esto se puede decir que debe considerarse muy seriamente el reducir estos deslizamientos, y así poder mitigar la acción de la sedimentación; se debe además realizar nuevas corridas con los parámetros que vayan cambiando al tomar la medida antes mencionada y poder reevaluar la modelación.

El área de influencia calculada implica que el manejo está completamente dentro del área definida como parte de la empresa, ya que estos terrenos fueron comprados, por lo que las acciones de mitigación son viables, debido a que no se afectara con estas medidas a la comunidad colindante.

97

El modelo puede ser mejorado en el aspecto de disponer de información actualizada, que considere los cambios que se tengan en el momento de la modelación.

El modelo puede tener una aplicación a nivel del Ecuador, para lo que se necesitaría disponer de toda la información de topografía del embalse con todas las áreas de influencia, tener la granulometría y un histórico de caudales para realizar la modelación.

Un sistema integrado a nivel nacional puede apoyar a un mejor manejo y mitigación de las consecuencias de la acumulación de sedimentos en las presas, por lo que se podrían juntar los departamentos que de monitoreo de todas las presas, controladas por CELEC a nivel del Ecuador

Las consecuencias del cambio climático no han sido consideradas dentro de este estudio, pero en un siguiente estudio podrían ser incluidas como parte de las consideraciones del modelo, debido a que este fenómeno puede afectar a parámetros por ejemplo temperatura del ambiente, la misma que provoca una afectación en las precipitaciones las mismas que alterarían los caudales. Por lo tanto en la modelación deben ser ajustado para que la simulación sea más acorde a la realidad que se disponga en el momento del estudio.

5.2 Recomendaciones Las siguientes recomendaciones deben tomarse en cuenta para el personal de CELEC. EP Hidropaute, que va a realizar la modelación:

Precisar las condiciones de borde necesarias para la modelación, esto debido a que esta necesidad es determinante en el momento de ejecutar la herramienta, puesto que con estas particularidades representamos ciertas restricciones y características únicas de nuestro modelo. Una vez implementado los parámetros iniciales para el modelo es recomendable realizar una corrida del programa para flujo permanente con el afán de identificar posibles errores en el ingreso de la información preliminar, lo cual podría resultar en una simulación errónea o en incongruencias.

98

Tener presente en el momento de exportar los resultados para todos los periodos de tiempo, se mantenga una concordancia en las unidades, para de esta forma poder hacer el análisis comparativo, y poder apreciar las diferencias que se presenten.

Mantener durante todos los periodos de análisis el mismo archivo geométrico, porque de no ser así las alteraciones que se presenten, pueden modificar el archivo de flujo y provocar errores en la lectura de datos, que pueden imposibilitar la ejecución de la herramienta de modelación.

Examinar los resultados obtenidos de forma cualitativa a través de las gráficas para poder determinar tendencias del flujo, del transporte de sedimentos y los efectos que causa en la geometría del río o embalse. Adicionalmente, es recomendable efectuar un análisis cuantitativo con la observación y comparación de tablas de resultados para disponer de magnitudes que representen los efectos del flujo y transporte de sedimentos en el perfil del embalse.

Las siguientes recomendaciones

deben ser tomadas en cuenta por el personal de

Monitoreo de CELEC Unidad de Negocio Hidropaute, quien son los que se encargan de realizar las inspecciones del estado de Presa y Embalse:

Se recomienda usar este tipo de estudios de transporte de sedimentos en la optimización de diseño y operación de obras hidráulica, en especial a los proyectos de generación Hidroeléctrica con embalse, ya que constituyen en un valioso aporte para la validación de procesos de flujos.

Una parte de la producción de sedimentos que se presentó en este trabajo es ocasionado por los deslizamientos que se tiene en el sector de la Presa, por lo que se recomienda tomar medidas que ayuden a disminuir o de ser posible eliminar este deslizamiento ya que aporta gran cantidad de sedimentos y en un sector donde puede provocar graves inconvenientes de incrementarse el aporte. Para lo que se debe evaluar los métodos de mitigación e deslizamientos que se presentaron en la sección 4.2.2.

99

Realizar frecuentemente batimetrías en el sector de la presa para ir comparando los valores de variación de la cota del cauce del rio en ese sitio, con los valores obtenidos de la simulación para así poder ir ajustando los valores de entrada del modelo y poder tener mayor certeza en los resultados y así tener mejores predicciones del comportamiento del fenómeno de sedimentación.

100

6

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