modelaciÓn dinÁmica integrada del canal del dique y su sistema lagunar

MODELACIÓN DINÁMICA INTEGRADA DEL CANAL DEL

DIQUE Y SU SISTEMA LAGUNAR

Jaime Iván Ordoñez. Jaime Iván Ordoñez. Luis A. CamachoLuis A. CamachoErasmo RodríguezErasmo Rodríguez

Gabriel PinillaGabriel PinillaLeonel VegaLeonel Vega

Carlos CubillosCarlos CubillosAndrés LunaAndrés Luna

Hugo EstupiñanHugo Estupiñan

FORO SCIFORO SCIBogotá - Agosto 19 - 2011Bogotá - Agosto 19 - 2011

1.Convenio 1-037 – 2005 (Jul. 2005 – Dic. 2007)

“Estudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y navegación del Canal del Dique”

2.Convenio Marco 1-033 – 2007 - Proyecto (Mayo-Dic. 2008)“Alternativa de reducción del caudal en el Canal del

Dique mediante angostamiento de la sección por sectores y construcción de la esclusa de Paricuica

3. Convenio Marco 1-038 – 2009 – Proyecto (Jul - Dic. 2010)

“Taller y Acompañamiento modelación dinámica hidráulica y de calidad del agua del Canal del Dique y su Sistema Lagunar”

Estudios UN

1.Convenio 1-037 – 2005 (Jul. 2005 – Dic. 2007)

“Estudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y navegación del Canal del Dique”

Estudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y de navegación del Canal del DiqueEstudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y de navegación del Canal del Dique

DECANO FACULTAD DE INGENIERÍADiego F. Hernández L. I.I., M.Sc, Ph.D.

DIRECCIÓNCarlos E. Cubillos P., I.C., M.Sc, Ph.D.

COORDINACIÓN OPERATIVASilverio Farías M., I.C., M.Sc.

ASESOR DE CALIDADRaquel Duque Rico I.C., M.Sc.

COORDINACIÓN CORMAGDALENAPaulino Galindo Yustres I..C.

ASESORES CORMAGDALENA:C.N.R.

Personalidades de Cartagena

HIDRÁULICAJaime Iván Ordoñez O. I.C., M.Sc, Ph.D.

GRUPO DE APOYOWilliam Perdomo I.C., Esp.

AMBIENTALLeonel Vega Mora I.A., M.Sc, Ph.D.

MODELOS HIDRÁULICOS Y DE CALIDAD DE AGUALuis A. Camacho I.C., M.Sc, Ph.D.

COMISIÓN TOPOBATIMÉTRICALIMNOLOGÍAGabriel Pinilla Biol., Ph.D.

MODELOS HIDROLÓGICOSErasmo A. Rodríguez I.C., M.Sc, Ph.D.

INGENIEROS AUXILIARESGEOLOGÍA

Manuel Moreno Murillo Geol., M.Sc.

SEDIMENTOLOGÍACarlos E. Cubillos P. I.C., M.Sc.

AUXILIARES DE INGENIERÍA

HIDROGEOLOGÍACésar Rodríguez Geol., M.Sc, Ph.D.

MODELOS FÍSICOSJosé Urián Ramírez I.C.

LABORATORISTAS

GEOTECNIAGuillermo Ángel Reyes I.C., M.Sc..

OBRAS FLUVIALESEduardo Bravo I.C., Esp.

OPERARIOS DE LABORATORIO

OTROS ASESORES EXTERNOSADMINISTRADOR

SECRETARIA

SERVICIOS GENERALES

TRANSPORTE FLUVIALEdgar Higuera I.C., M.Sc.* Profesionales con experiencia en el Canal del Dique

*

*

* *

*

*

*

MARCO GENERAL DE LA MODELACIONMARCO GENERAL DE LA MODELACION

FISICA

MATEMATICA

HIDROMETEOROLOGIA

HIDRAULICA

CALIDAD DE AGUA

SEDIMENTOLOGIA

AGUAS SUBTERRANEAS

AMBIENTAL

Análisis Alternativa IV y sus variaciones

Análisis de escenarios Alternativa IV y sus variacionesAnálisis de sensibilidad e incertidumbre

MODELACION

© Lvegamora@unal.edu.co

Río Magdalena

Calamar

Canal del DiqueA Cartagena

Esclusa

Compuertas

A Barranquilla

Regulación de caudal de entrada al Canal ?

Fuente: CARDIQUE

Fuente: CARDIQUE

Fuente: CARDIQUE

© Lvegamora@unal.edu.co

© Lvegamora@unal.edu.co

Objetivo de la Modelación Matemática

Responder con un modelo matemático hidráulico y de calidad del agua, apropiadamente calibrado con datos de campo, preguntas sobre el comportamiento más probable del canal del dique y su sistema lagunar bajo diferentes alternativas de intervención.

Apoyar el diseño del plan de manejo hidrosedimentológico del sistema, en los términos señalados en la resolución 249 del MAVDT

Objetivo de la Modelación Matemática

Calcular los hidrogramas de caudal y aportes de carga de sedimentos al mar para cuantificar en la componente de modelación de la zona marina de la Bahía de Barbacoas, el potencial del daño a corales sobre el PNN Islas del Rosario y San Bernardo (requerimiento 13, Res. 249) pendiente.

Complejidad del sistema modelado

MareaDesborde Interconexiones

Con Ciénagas Hidrograma

4 Bocas

Requerimientos del modelo

Integrar cantidad, calidad del agua (fisico-química, bacteriológica) y ecología, (eutroficación, cadenas alimenticias, índice limnológico) y permitir interacciones precisas de agua y sedimento

Permitir la simulación de eventos dinámicos cortos y series de tiempo de largo plazo (balance hídrico)

Calcular los niveles y caudales de salida y entrada de las ciénagas desde y hacia el Canal del Dique por desborde y a través de los canales de interconexión.

Ser preferiblemente una herramienta flexible y fácilmente modificable

Requerimientos (cont…)

Ser dinámico y distribuido para el Canal de baja pendiente/estuario

Ser dinámico, pero posiblemente agregado para las ciénagas y lagunas costeras

Integrar cantidad y calidad del agua y limnología acuática simultáneamente en todos los cuerpos de agua

Permitir el cálculo preciso del flujo en todas las interconexiones libres y controlodas y bifurcaciones

Considerar el efecto de la marea en cuatro bocas

Requerimientos (cont…)

Eficiente numéricamente permitiendo la simulación de una serie de tiempo de mediano o largo plazo

Permitir pérdidas de agua en la planicie de inundación

Permitir el cálculo del balance hídrico en una base multi-anual.

Datos disponibles

Datos Hidráulicos originales Universidad del Norte – Modelo Hec-RAS

CAUDALES DE DESBORDE Y COTAS DE CAUDALES DE DESBORDE Y COTAS DE INTERCONEXIONESINTERCONEXIONES

CAUDALES DE DESBORDE EN LAS CIÉNAGASCondición de Marea 0,0

-10.00

-8.00

-6.00

-4.00

-2.00

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

ABSCISA (km)

CO

TA (

msn

m)

Nivel para Q=425 m³/s

Fondo del Canal del Dique

Fondo de las ciénagas

Margen Derecha

Margen Izquierda

C. JOBOQD= 375 m³/ s

E. GUÁJAROQD= 250 m³/ s

C. LUISAQD= 350 m³/ s

C. ZARZALQD= 130 m³/ s

C. A. CLARASQD= 325 m³/ s

C. CORREA

C. J . GÓMEZQD= 200 m³/ s

RESULTADOS MODELORESULTADOS MODELOCANAL DEL DIQUE

Caudal en Incora=350 m3/ s

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

ABSCISA (km)

CO

TA (

msn

m)

Marea variable

Marea constante N=0 m

Fondo del Canal del Dique

Margen Derecha

Margen Izquierda

C. CORREA C. MATUNILLA

C. LEQUERICA

E. SANTA HELENA

E. GAMBOTE

Q1

Q1= 350 m³/ sQ2= 325 m³/ sQ3= 275 m³/ s

Q2 Q3

CANAL DEL DIQUECaudal en Incora = 700 m3/ s

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

ABSCISA (km)

CO

TA (

msn

m)

Marea Variable

Marea constante N=0 m

Fondo del Canal del Dique

Margen Derecha

Margen Izquierda

Q1= 700 m³/ sQ2= 650 m³/ sQ3= 550 m³/ s

C. CORREA C. MATUNILLA

C. LEQUERICA

E. SANTA HELENA

E. GAMBOTE

Q1

Q2Q3

Modelo ?HEC-RAS ?Modelo hidráulico uni-dimensional.

Desacoplado de modelos de calidad del agua, no permite simulaciones de largo plazo, desacoplado de ciénagas, no permite la modelación correcta de las bifurcaciones en el bajo Canal del Dique ni de los efectos de desborde.

CaCañño Correao Correa

CaCañño Matunillao Matunilla

CaCañño Lequericao Lequerica

Canal del DiqueCanal del Dique

Detalle de la Detalle de la bifurcacibifurcacióón del n del CaCañño Correa del o Correa del Canal del DiqueCanal del Dique

NivelNivel2,37 msnm2,37 msnm

NivelNivel1,49 msnm1,49 msnm

NivelNivel2,34 msnm2,34 msnm

CD Tramo CD Tramo

Calamar Calamar -- CorreaCorrea

CD Tramo CD Tramo

Correa Correa -- Matunilla

Matunilla

CaCañño Correa

o Correa

Modelo en Modelo en HECHEC--RASRAS

Modelo ?MIKE-11Modelo hidráulico y de calidad del agua uni-

dimensional. Desacoplado de ciénagas, no permite simulaciones de largo plazo, costoso componente de eutroficación, faltan componentes de cadenas alimenticias para Canal del Dique y patógenos, flexibilidad y facilidad de modificación relativa

MIKE-21Modelo hidrodinámico y de calidad del agua

bi-dimensional. Complejidad de datos, falta componente de interacciones agua – sedimento (sedimentación y resuspensión) y componentes de cadenas alimenticias y patógenos, flexibilidad y facilidad de modificación relativa

Modelo

La modelación de seis alternativas estudiadas se realizó mediante el modelo matemático integrado hidráulico, de calidad del agua y ecológico del Canal del Dique y su Sistema Lagunar implementado en el proyecto CORMAGDALENA-UNAL (2007a, 2007b; Camacho et al., 2008) en la plataforma SIMULINK de MATLAB (The MATHWORKS Inc, 1996) con algunas modificaciones y actualizaciones incorporadas en el presente trabajo.

Modelo ?

Se prefirió la adaptación y complementación de un modelo integral existente, hecho en casa, en construcción desde 1991. Modelo en la plataforma flexible SIMULINK/MATLAB

- Díaz Granados et al., 1992, 2001;

- Camacho, 1997, 2000;

- Whitehead et al.,1997, Lees et al., 1998;

- Camacho y Lees,1998, 2000;

- Camacho et al., 2003 ; 2008

Modelo

La modelación se realizó también con el apoyo del modelo HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center- U.S. Army Corps of Engineers), implementado por la Universidad del Norte (IDEHA, 1999, 2002, 2003a, 2003b), para las condiciones de caudales bajos sin desborde lateral.

OPCIONES DE MODELOOPCIONES DE MODELOHec-Ras

Mike-11 Mike 21 Simulink (Matlab)

Dimensión 1-D 1-D 2-D 1.5-D

Acople con modelos de calidad del agua

1. Fisico-Química

2. Cadenas alimenticias

3. Sedimentos

4. Bacteriológica

No

No

No

No

Si

No

Si

No

Si

No

No

No

Si

Si

Si

Si

Acople con ciénagas No No Si SI

Tipo de simulación

1. Eventos – corto plazo

2. Continua – largo plazo

Si

No

Si

No

Si

No

Si

Si

Otros

1. Complejidad datos

2. Flexibilidad y amigab.

No

No

Si

No

Si

No

No

Si

CARACTERÍSTICAS DEL MODELOCARACTERÍSTICAS DEL MODELO

Modelo dinámico distribuido para el canal

Modelo dinámico agregado de las ciénagas

Integra cantidad y calidad del agua en todos los cuerpos de agua

Permite modelar interconexiones con ciénagas, bifurcaciones y considerar el efecto de la marea.

Es eficiente numéricamente y permite simular series de tiempo de largo plazo

CARACTERÍSTICAS DEL MODELOCARACTERÍSTICAS DEL MODELO

En este estudio el modelo se extendió para:

Modelar flujos y pérdidas por desborde de agua a lo largo del canal principal

Representar interacciones de la cadena alimenticia nutrientes –fitoplanton – zooplanton en los cuerpos lagunares.

Realizar el balance hídrico y la simulación de calidad del agua de largo plazo de las ciénagas

IMPLEMENTACIÓN DEL MODELOIMPLEMENTACIÓN DEL MODELO

El modelo del sistema del Canal del Dique se ha implementado utilizando toda la información hidráulica, información batimétrica, curvas de capacidad de las ciénagas y calidad del agua disponible de todos los estudios previos y del presente estudio.

El modelo opera bajo la plataforma SIMULINK de MATLAB (Mathworks). Es flexible, fácilmente modificable

MODELO HIDROLÓGICO - HIDRÁULICO CON

INTERACCIONES CIÉNAGA - CANAL

CANAL

CIÉNAGA

CANAL DE INTERCONEXIÓN

DEL DIQUE

QQLatLat

QQAbAb

QQArrArr

PP

EvEv

QQEscEsc

QQEscEsc

QQIntInt

MODELO HIDRÁULICO DE DESBORDE Y DE CANALES

DE INTERCONEXIÓN

h

Pci

y

CotaCi

Pca

yyPP

LL

yyPP

LL

2/323

2PygLCQ dL

ciénaga-canalDirección 40.1'

canal-ciénagaDirección 68.1'2/3

int

2/3int

ca

ci

PyWCdQ

PhWCdQ

MODELO HIDRÁULICO Y DE SSTMODELO HIDRÁULICO Y DE SST

PET

Canal del Dique

Qesc

Qlat - desborde

Q conexiónQe

Qs

)(

)()(

)(

)()()(

1)(tSST

ty

vtSST

tQ

tQtSSTtSST

Tdt

tdSSTs

SSs

Lsin

r

s

MODELO HIDRÁULICO NITRÒGENO MODELO HIDRÁULICO NITRÒGENO AMONIACALAMONIACAL

CANAL

CIÉNAGA

CANAL DE INTERCONEXIÓN

DEL DIQUE

QQLatLat

QQAbAb

QQArrArr

PP

EvEv

QQEscEsc

QQEscEsc

QQIntInt

)()(

)(

)()()(

1)( '1 tnaktna

tQ

tQtnatna

Tdt

tdnass

Lsin

r

s

cirana

cignacicicicaSciLescescci

Claka

ClakaniknaktniQniQQniQdt

tdni

''2

'1intint )(/

)(

Condiciones de frontera aguas abajo- Marea

Fuente: Leonel Vega, 2005 Fuente: Leonel Vega, 2005

MODELO DE CUÑA SALINA

2/54/12/3

03827.4

3.5607440.6

H

VHHL r

2/54/1

02

0.6

V

VHVHL r

HgV

m

DETERMINANTES MODELO DE CALIDAD DEL AGUA

Determinante de calidad del agua Símbolo Procesos, ecuaciones modeladas Caudal Q Continuidad, momentum Nivel y, h Continuidad, momentum Caudal lateral QL Desborde vertedero lateral Sólidos suspendidos totales SST Sedimentación Conductividad Cons Conservativo Temperatura Te Conservativo Nitrógeno amoniacal NA Nitrificación

Nitratos NI Nitrificación, desnitrificación, crecimiento fitoplancton en ciénagas

Demanda biológica oxígeno DBO Oxidación, respiración y muerte fitoplancton

Oxígeno disuelto OD Reaireación, oxidación materia orgánica, nitrificación, demanda béntica fotosíntesis y respiración (dos últimos en ciénagas)

Oxígeno de saturación Cs Condiciones de saturación

Clorofila-a Cla Crecimiento, respiración y muerte, pastoreo zooplancton (en ciénagas)

Fósforo soluble reactivo PSR Hidrólisis, Crecimiento de fitoplancton (en ciénagas) Fósforo particulado PP Sedimentación, hidrólisis Coliformes totales CT Decaimiento de primer orden Zooplancton herbívoro Zh Pastoreo fitoplancton, respiración y muerte

Zooplancton carnívoro Zc Pastoreo zooplancton herbívoro, respiración y muerte

Peces herbívoros Fh Pastoreo zooplancton herbívoro, captura, respiración y muerte

Peces carnívoros Fc Pastoreo zooplancton carnívoro, respiración y muerte

Elevada diversidad biológica, en especial de aves y peces. Zonas de reproducción y crianza.

Alta productividad biológica y elevada producción de peces. Importante actividad pesquera fundamental en la economía regional.

Sistemas digestores de materia orgánica traída por los ríos.

Trampas de sedimentos y de sustancias tóxicas.

Reservas de agua para acueductos y riego.

Controlan crecidas de los ríos y aportan agua en época seca, es decir, regulan los caudales.

Permiten la recarga de acuíferos.

Controlan el microclima local.

Áreas para transporte, recreación y turismo.

IMPORTANCIA ECOLÓGICA DE LAS CIÉNAGAS

RED TRÓFICA EN LAS CIÉNAGAS DEL CANAL DEL

DIQUE

DETRITUS

FITOPLANCTON

PECES CARNÍVOROS•Mojarra amarilla (25%)•Moncholo (4%)

PECES DETRITÓFAGOS•Viejita (25%)•Mojarra lora (9%)•Bocachico (7%)

NUTRIENTES

ZOOPLANCTON

PECES FITOPLANCTÓFAGOS•Viejita (25%)•Mojarra lora (9%)•Bocachico (7%)

PECES ZOOPLANCTÓFAGOS•Arenca (17%)

FUENTES DE DETRITUSMateria orgánica del Canal, macrófitas, vegetación ribereña, organismos muertos

MACROINVERTEBRADOS

PERIFITON

Los nutrientes y sedimentos que entran a las ciénagas son fundamentales para mantener su productividad pesquera

INDICE DE ESTADO LIMNOLÓGICO - IEL

Variable Unidades Valor (vi)

% de saturación Oxígeno disuelto - % Sat % 0,15

Ph Unidades 0,05

Concentración de Nitratos mg/L 0,1

Concentración de Fósforo Total mg/L 0,1

Relación Nitratos/ Fosfatos - /N/P 0,1

Conductividad µS/cm 0,05

Relación Area/Volumen de las ciénagas - A/V 0,05

CPUE – Índice de Producción pesquera1 Kg/canoa/día 0,15

Concentración de Clorofila-a mg/m3 0,1

Nygaard2 – Índice biológico de fitoplanton 0,07

BMWP3 – Índice biológico de macroinvertebrados 0,04

ASPT3 - Índice biológico de macroinvertebrados 0,04

SUMATORIA 1

12

1100

iii cvIEL

IELP

PLATAFORMA MODELO INTEGRADO

PLATAFORMA MODELO INTEGRADO

ACTUALIZACIÓN DELMODELO INTEGRADO

Nueva Discretización (2008):68 Tramos

Anterior Discretización (2007): 18 Tramos

CANAL

CAUDAL MEDIO ANUAL - ESTACIÓN INCORA

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

*

1993

1994

1995

*

1996

*

1997

*

1998

*

1999

2000

*

TIEMPO (Años)

CA

UD

AL

ME

DIO

AN

UA

L (

m3/

s) Qm multianual

Año húmedoLa Niña 1988-1989

Año secoEl Niño 1991-1992

Año promedio

SELECCIÓN ESCENARIO HIDROLÓGICO

CURVA DE CURVA DE EXCEDENCIAS INCORA K7 INCORA K7

1988 1990 1991

SERIE DE CAUDALES

CALIBRACIÓN MODELO HIDROLÓGICO

Area 103 km2

MODELACIÓN CONTINUA PARA CADA CUERPO DE AGUA

CALIBRACIÓN MODELO HIDROLÓGICO HEC-HMS

0

5

10

15

20

25

30

35

40

30/12/1988 18/02/1989 09/04/1989 29/05/1989 18/07/1989 06/09/1989 26/10/1989 15/12/1989

0

20

40

60

80

100

120

30/12/1988 18/02/1989 09/04/1989 29/05/1989 18/07/1989 06/09/1989 26/10/1989 15/12/1989

R2=0.79RMSE=1.05 m3/sNash=0.77DV = -6.4%

PET

Canal del Dique

Q

Q

t

t

PET

días

días

Años: 1988-1991

Inundación

RESULTADOS MODELO HIDROLÓGICO

RESULTADOS MODELO HIDROLÓGICO

Total = 6485 mm

Total = 835 mm – 15%

PRECIPITACION [mm]

EVAPOTRANSPIRACION [mm]

ESCORRENTÍA [m3/s]

TIEMPO [Días]

CALIBRACIÓN MODELO

HIDRÁULICO

Tramo Calibración R2

Incora K7 – Gambote 0.9962

Gambote – Santa Helena 1

0.9715

Santa Helena 1 – Santa Helena 2

0.9407

CA

LIB

RA

CIÓ

N M

OD

ELO

HID

RÁ

ULIC

OC

ALIB

RA

CIÓ

N M

OD

ELO

HID

RÁ

ULIC

O

VA

LID

AC

IÓN

MO

DELO

HID

RÁ

ULIC

OV

ALID

AC

IÓN

MO

DELO

HID

RÁ

ULIC

O

DES

BO

RD

E P

ER

IOD

O D

E C

ALIB

RA

CIÓ

ND

ES

BO

RD

E P

ER

IOD

O D

E C

ALIB

RA

CIÓ

N

Caño Lequerica

ISLA BARU

TIERRA BOMBAISLA DE

CARTAGENAEMBALSE DEL

GUAJARO

BARBACOASBAHIA DE

Arroyo Hondo

de Palotal

Ciénaga

Ciénaga

CiénagaJuan Gómez

Caño Matunilla

Caño Correa

GAMBOTE

CiénagaAguas Claras

Ciénagade Matuya

CiénagaLa Luisa

Ciénagade Capote

SANTA LUCÍA

Ciénagade Jobo

K0

Los Negros

Ciénagade María La Baja

CiénagaLa Honda

Boca Cerrada

Ciénaga

CONVENCIONES

Recorrido día 2

Recorrido día 1

Recorrido día 3

CALIDAD DEL AGUA – INSPECCIÓN DE CAMPO

ENERO 2006

EMBALSE DELGUAJARO

GAMBOTE

CiénagaAguas Claras

Ciénagade Matuya

CiénagaLa Luisa Ciénaga

de Capote

SANTA LUCÍA

Ciénagade Jobo

K0

Los NegrosCiénaga

10

8

7

6 5

32

1

C (s/cm) O2 (mg/l)

137 4,08

4

C (s/cm) O2 (mg/l)

137 4,30

C (s/cm) O2 (mg/l)

472 0,20

C (s/cm) O2 (mg/l)

187 0,82

C (s/cm) O2 (mg/l)

140 4,29

C (s/cm) O2 (mg/l)

292 Sat

C (s/cm) O2 (mg/l)

288 0,10

9

C (s/cm) O2 (mg/l)

294 6,90

C (s/cm) O2 (mg/l)

201 5,40

C (s/cm) O2 (mg/l)

194 1,25

CONVENCIONES

C = ConcentraciónO2= Oxígeno disuelto

Fuente: CARDIQUE

IDENTIFICACIÓN SITIOS DE MONITOREO

Fuente: CARDIQUE

EMBALSE DELGUAJARO

GAMBOTE

CiénagaAguas Claras

Ciénagade Matuya

CiénagaLa Luisa Ciénaga

de Capote

SANTA LUCÍA

Ciénagade Jobo

K0

Los NegrosCiénaga

18

7

6

5

3

2

4

9

CONVENCIONES

C = ConductividadO2= Oxígeno disuelto

C (s/cm) O2 (mg/l)

142 3,64

C (s/cm) O2 (mg/l)

134 1,30

C (s/cm) O2 (mg/l)

194 0,83

C (s/cm) O2 (mg/l)

142 3,54

C (s/cm) O2 (mg/l)

140 4,08

C (s/cm) O2 (mg/l)

140 4,11

C (s/cm) O2 (mg/l)

200 2,11

C (s/cm) O2 (mg/l)

140 5,05

C (s/cm) O2 (mg/l)

161 0,70

ISLA BARU

TIERRA BOMBAISLA DE

CARTAGENA

BARBACOASBAHIA DE

Arroyo Hondo

de Palotal

Ciénaga

Ciénaga

CiénagaJuan Gómez

Caño Matunilla

Caño Correa

GAMBOTE

Ciénaga deMaría La Baja

CiénagaLa Honda

Boca Cerrada

Caño Lequerica

1

8

7

6

5

3

2

4

9

1011

12

131415

16

C (s/cm) O2 (mg/l)

144 3,79

C (s/cm) O2 (mg/l)

142 4,12

C (s/cm) O2 (mg/l)

142 4,17

C (s/cm) O2 (mg/l)

145 3,68

C (s/cm) O2 (mg/l)

143 2,69

C (s/cm) O2 (mg/l)

163 3,06

C (s/cm) O2 (mg/l)

171 6,31C (s/cm) O2 (mg/l)

143 4,10

C (s/cm) O2 (mg/l)

684 4,58

C (s/cm) O2 (mg/l)

164 2,86

C (s/cm) O2 (mg/l)

206 2,20

C (s/cm) O2 (mg/l)

600 5,51C (s/cm) O2 (mg/l)

450 5,50

C (s/cm) O2 (mg/l)

215 3,50

C (s/cm) O2 (mg/l)

1900 5,43

CONVENCIONES

C = ConductividadO2= Oxígeno disuelto

C (s/cm) O2 (mg/l)

204 1,93

Embalse del

Guájaro

Ciénaga Jobo

Ciénaga Luisa

Ciénaga Capote

Ciénaga Aguas Claras

Ciénaga Juán Gómez

Ciénaga María La Baja

Bahía Cartagena

Bahía Barbacoas

Ciénaga Matuya

Pasacaballos

Calamar

Pasacaballos

Calamar

DIA 1

DIA 2

DIA 3

2 CAMPAÑAS DE MEDICIONES

Estudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y de navegación del Canal del DiqueEstudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y de navegación del Canal del Dique

• Aforos de caudal, T, pH, conductividad y Oxígeno disuelto, Vel. Viento (40 sitios)

• DBO total y soluble, DQO total y soluble,

• NTK, amonio, nitratos, fósforo total y soluble, alcalinidad,

• Clorofila-a

• Coliformes totales, Coliformes fecales

• SST y Análisis de muestras de columna agua sedimento (Demanda béntica)

MEDICIONES DE CAMPO YMEDICIONES DE CAMPO YANÁLISIS DE LABORATORIOANÁLISIS DE LABORATORIO

Campo

Mat. Org.

Nutrientes

Fito.Patógenos

Sedi- mentos

Siguiendo la masa de aguaIntegrada en la sección transversal

TOMA DE LA MUESTRA

Aforos – Uninorte ADCP

AFOROS

Toma de muestras y equipos

TOMA DE MUESTRAS Y EQUIPOS

Toma de muestras y equipos

TOMA DE MUESTRAS Y EQUIPOS

Fuente: CARDIQUE

D.R. SANTA - LUCÍAD.R. SANTA - LUCÍA

Fuente: CARDIQUE

Fuente: CARDIQUE

CD – COMPUERTAS GUAJAROCD – COMPUERTAS GUAJARO

Fuente: CARDIQUE

SALIDA EMBALSE DEL GUAJAROSALIDA EMBALSE DEL GUAJARO

Fuente: CARDIQUE

CAÑO ZARZALCAÑO ZARZAL

Fuente: CARDIQUE

CANALES DE ENTRADA A MATUYA MARGEN CANALES DE ENTRADA A MATUYA MARGEN IZQUIERDAIZQUIERDA

CALIBRACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA

DIA 1 DE MEDICIONESDIA 1 DE MEDICIONES

DIA 2 DE MEDICIONESDIA 2 DE MEDICIONES

DIA3 DE MEDICIONESDIA3 DE MEDICIONES

Abreviación Descripción

DescC Tasa de descomposición rápida de la materia orgánica

HydrolN Hidrólisis de nitrógeno orgánico NitrifA Tasa de nitrificación de amonio DenitN Tasa de desnitrificación de nitratos

(importante cuando existen condiciones anaeróbicas)

HydrolP Hidrólisis de fósforo orgánico HidrolPOM Hidrólisis de la materia orgánica

particulada Velasent Mortbact

Velocidad de sedimentación de la materia orgánica particulada Tasa de mortalidad de bacterias

CALIBRACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA

CONDUCTIVIDAD Y SST

OXÍGENO DISUELTO Y DBO

NUTRIENTES, NITRÓGENO

Nitr

ógen

o am

onia

cal (

mg/

l)N

itrat

os (

mg/

l)

NUTRIENTES, FÓSFORO

SITUACIÓN ACTUAL SIN CONTROL A LA ENTRADAPERÍODO DE SIMULACIÓN 1988-1991ESTIMACIÓN DE CARGA DE SST EN LAS

DESEMBOCADURASCALIDAD DEL AGUA, IELP, CUÑA SALINA

ALT. 2: CONDICIÓN ACTUAL MEJORADA

ALT 3: ESCLUSOR DE SEDIMENTOS

ALT 4: CONTROL DE CAUDAL PICO MEDIANTE COMPUERTAS Y ESCLUSA

SIMULACIÓN DE ESCENARIOS FASE 1

HIDROGRAMAS DE ENTRADA - CALAMAR

HIDROGRAMA TRANSITADO COND. ACTUAL

CARGA DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS

A/VP

P TNO3

N/P

Cond

pH

SatOx

Clorofila

CP UE

BMWP

ASP T

Nygaard

Honda

J obo

Capote

Tupe

ZarzalAClaras

J Gómez

MLaBaja

P alotal

Luisa

Guájaro

Matuya

-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

Component 1

-2

-1

0

1

2

Co

mp

one

nt

2

Jobo, Juan Gómez, Matuya: relación A/V más alta (ciénagas poco profundas)

Zarzal, Honda, Palotal, Aguas Claras: mayores CPUE

Capote y María La Baja: aguas más oxigenadas y macroinvertebrados de aguas más limpias

Guájaro y La Luisa: Conductividades más altas y mayor cantidad de nitratos

Análisis MultivariadoAnálisis Multivariado

CUANTIFICACION DEL EFECTO EN EL ESTADO LIMNOLÓGICO DE LAS CIÉNAGAS

11

IEL= ∑ vi . ci . 100 i=1

Variable Unidades Valor (vi)

OD % Sat % 0,15

pH Unidades 0,05

Nitrato mg/L 0,1

Fósforo Total mg/L 0,1

N/P 0,1

Conductividad µS/cm 0,05

Relación A/V 0,05

CPUE Kg/canoa/día 0,15

Clorofila mg/m3 0,1

Nygaard 0,07

BMWP 0,04

ASPT 0,04

SUMATORIA 1

concentracion % Ox

subindice de calidad

0 0

10 0,018

32,7 0,065

47,8 0,115

61,6 0,227

70,4 0,4

75,4 0,575

81,7 0,797

88,9 0,917

94 0,972

100 1

110 0,98

117 0,93

125,9 0,79

140 0,5

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 20 40 60 80 100 120 140

% saturacion Ox

Su

b i

nd

ice

1

INDICE DEL ESTADO INDICE DEL ESTADO LIMNOLÓGICOLIMNOLÓGICO

Valor del IEL

Significado

0-50Estado limnológico crítico. La ciénaga está sometida a fuerte estrés que impide el cumplimiento de la mayoría de sus funciones ecológicas

51-65Estado limnológico aceptable. La ciénaga se encuentra dentro de límites aceptables de funcionamiento, pero se presentan disturbios que disminuyen su capacidad de autorregulación

66-80Estado limnológico adecuado. La ciénaga cumple la mayoría sus funciones ecológicas en forma razonable

81-100Estado limnológico ideal. La ciénaga cumple todas sus funciones ecológicas apropiadamente

INDICE DEL ESTADO LIMNOLÓGICO PARCIALINDICE DEL ESTADO LIMNOLÓGICO PARCIAL

El índice IELP se ha calculado en cada intervalo de tiempo a partir de las variables de estado del modelo: porcentaje de saturación de oxígeno disuelto, pH, nitratos, fósforo total, la relación nitratos/fosfatos, conductividad, la relación área/volumen de la ciénaga y concentración de clorofila-a.

El IEL Parcial representa el estado limnológico de las ciénagas en forma similar al IEL Completo

0

10

20

30

40

50

60

70

Cié

nag

a M

áxim

oD

eter

iro Pal

ota

l

Ho

nd

a

Mat

uya

Gú

ajar

o

Zar

zal

Job

o

Tu

pe

Mar

ía L

a B

aja

Juan

Gó

mez

Cap

ote

Ag

uas

Cla

ras

La

Lu

isa

IEL

Pa

rcia

l

0

10

20

30

40

50

60

70

Cié

nag

a M

áxim

oD

eter

ioro Pal

ota

l

Gú

ajar

o

Job

o

Juan

Gó

mez

Ho

nd

a

Mat

uya

Tu

pe

Zar

zal

Cap

ote

Mar

ía L

a B

aja

La

Lu

isa

Ag

uas

Cla

ras

IEL

IEL Adecuado

IEL Aceptable

IEL Crítico

IEL COMPLETO IEL PARCIAL

IEL Crítico

IEL Aceptable

IEL Adecuado

CUANTIFICACION DEL EFECTO EN EL ESTADO LIMNOLCUANTIFICACION DEL EFECTO EN EL ESTADO LIMNOLÓÓGICO DE LAS GICO DE LAS CICIÉÉNAGASNAGAS

IELP igualado o excedido el 50% del tiempo

Sitio Cond. Actual Cond. Mejorada Exclusor Esclusa y Comp.K7 Jobo 64.55 64.55 64.22 64.51K9 Capote-Tupe 55.92 57.49 59.79 56.84K46 Luisa 50.07 57.41 58.80 57.12K52 Zarzal 56.45 61.11 62.37 58.54K59 Matuya 57.84 63.27 64.50 63.80K64 Aguas Claras 63.09 63.09 62.80 62.84K73 Carabalí-Cruz 54.43 65.13 65.82 65.79K80 Juan Gómez 52.81 61.84 62.90 62.79K92 Palotal 63.85 63.85 63.80 62.66K3C Ma. Baja 67.65 67.65 67.78 65.65K5C Honda 54.66 59.03 62.50 62.41

CUANTIFICACION DEL EFECTO EN EL ESTADO LIMNOLCUANTIFICACION DEL EFECTO EN EL ESTADO LIMNOLÓÓGICO DE LAS GICO DE LAS CICIÉÉNAGASNAGAS

CUANTIFICACION DEL EFECTO EN EL ESTADO LIMNOLCUANTIFICACION DEL EFECTO EN EL ESTADO LIMNOLÓÓGICO DE LAS GICO DE LAS CICIÉÉNAGASNAGAS

IELP

Valor de excedencia del 50 % del IELP Sitio Condiciones

actuales Alternativa 2

Cond. mejorada Alternativa 3

Exclusor Alternativa 4

Comp. y esclusa Ciénaga Jobo 64.55 64.55 64.22 64.51

Ciénaga Capote-Tupe 55.92 57.49 59.79 56.84 Ciénaga Luisa 50.07 57.41 58.80 57.12 Ciénaga Zarzal 56.45 61.11 62.37 58.54 Ciénaga Matuya 57.84 63.27 64.50 63.80

Ciénaga Aguas Claras 63.09 63.09 62.80 62.84 Ciénaga Carabalí – Cruz 54.43 65.13 65.82 65.79

Ciénaga Juan Gómez 52.81 61.84 62.90 62.79 Ciénaga Palotal 63.85 63.85 63.80 62.66

Ciénaga María La Baja 67.65 67.65 67.78 65.65 Ciénaga La Honda 54.6 59.03 62.50 62.41

CUÑA SALIDA

CUANTIFICACION DEL AVANCE DE LA CUÑA SALINACUANTIFICACION DEL AVANCE DE LA CUÑA SALINA

Longitud de intrusión salina igualada o excedida el 50% del tiempo

Sitio Cond. Actual Cond. Mejorada Exclusor Esclusa y Comp.Canal del Dique 638.4 655.1 433.0 1274.0Caño Lequerica 2072.0 2071.0 1354.0 2805.0Caño Matunilla 1061.0 1064.0 705.9 2252.0Caño Correa 562.0 560.4 545.7 608.1

Máxima longitud de intrusión salina [m]

Sitio Cond. Actual Cond. Mejorada Exclusor Esclusa y Comp.Canal del Dique 14440.00 14210.00 11380.00 14240.00Caño Lequerica 4000.00 4000.00 4000.00 4000.00Caño Matunilla 7000.00 7000.00 7000.00 7000.00Caño Correa 5490.00 5201.00 3509.00 4428.00

Se ha presentado, en forma muy resumida, una herramienta matemática desarrollada en SIMULINK de MATLAB, que permitió analizar alternativas en forma flexible y completa de un sistema bastante complejo como el Canal del Dique y su sistema cenagoso y de lagunas costeras. El proceso de simulación ha concluido con la evaluación matemática preliminar de alternativas.

Metodología Para Estimar La Tasa De Reaireación Con Trazadores Volátiles

CONCLUSIONES FASE 1 - 2007

a) Los efectos hidráulicos de la Alternativa 3 del exclusor, de mayor caudal en la entrada al Canal del Dique, se consideran positivos. Se presentan mayores volúmenes de intercambio de los canales de conexión Ciénaga–Canal, lo cual en definitiva mejora la calidad del agua de las ciénagas y su estado limnológico (8 ciénagas); no se afecta la subienda de peces; y se reduce la longitud de la cuña salina desarrollada considerablemente para caudales bajos, y hasta un tercio de la longitud de intrusión de la Alternativa 4, para caudales igualados o excedidos el 50% del tiempo.

Metodología Para Estimar La Tasa De Reaireación Con Trazadores Volátiles

CONCLUSIONES FASE 1

b) En la condición con control mediante compuertas y esclusa (Alternativa 4) se reduce sustancialmente el volumen de agua y sólidos suspendidos que desborda naturalmente a las ciénagas. La reducción en la capacidad hidráulica de transporte del Canal del Dique y los caños debido al menor caudal, genera sedimentación y depositación en trampas y zonas del Canal y transporte de sedimentos por arrastre hacia los deltas.

Metodología Para Estimar La Tasa De Reaireación Con Trazadores Volátiles

CONCLUSIONES FASE 1

c) De acuerdo con los resultados de la carga de sólidos suspendidos, en Pasacaballos, puede esperarse una reducción máxima de carga de sedimentos en suspensión del orden del 50% - 60% de la carga actual, en la Alternativa 4 mediante una ambiciosa propuesta de reducción de picos de caudal en Calamar. Por su parte, una reducción cercana al 50% puede obtenerse mediante el exclusor de sedimentos en Calamar y una reducción del 30% mediante la condición actual mejorada mediante dragados más eficientes, mantenimiento de trampas y mejoramiento de conexiones ciénaga –Canal.

Metodología Para Estimar La Tasa De Reaireación Con Trazadores Volátiles

CONCLUSIONES FASE 1

2.Convenio Marco 1-033 – 2007 - Proyecto (Mayo-Dic. 2008)

“Alternativa de reducción del caudal en el Canal del Dique mediante angostamiento de la sección por sectores y construcción de la esclusa de Paricuica

Estudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y de navegación del Canal del DiqueEstudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y de navegación del Canal del Dique

DECANO FACULTAD DE INGENIERÍADiego F. Hernández L. I.I., M.Sc, Ph.D.

DIRECCIÓNJaime Iván Ordoñez IC., Dr. Eng

COORDINACIÓN CORMAGDALENAPaulino Galindo Yustres I..C.

ASESORES CORMAGDALENA:

Personalidades de Cartagena

HIDRÁULICAJaime Iván Ordoñez O. I.C., M.Sc, Ph.D.

GRUPO OCEANICOSAMBIENTALLeonel Vega Mora I.A., M.Sc, Ph.D.

MODELOS HIDRÁULICOS Y DE CALIDAD DE AGUALuis A. Camacho I.C., M.Sc, Ph.D. Modelación hidrodinámica 3D Bahía

de Barbacoas

LIMNOLOGÍAGabriel Pinilla Biol., Ph.D.

MODELOS HIDROLÓGICOSErasmo A. Rodríguez I.C., M.Sc, Ph.D.

INGENIEROS AUXILIARES

Mauricio Toro I.C., M.Sc, Ph.D.Andrés Osorio, IC, M.Sc., Ph.D.Andrés Gómez, IC, M.Sc., Ph.D.

ADMINISTRADOR

SECRETARIA

* Profesionales con experiencia en el Canal del Dique

*

*FACULTAD DE MINAS

* *

*

1. Viabilidad de realizar sedimentación controlada en la Bahía de Barbacoas (10 actividades, e.g. Elaboración del modelo matemático hidrodinámico de la Bahía de Barbacoas y sus áreas aledañas, Determinación de impactos de alternativas en Archipiélago de San Bernardo…)

1. Viabilidad de la reducción de sedimentos mediante la reducción de la sección transversal del Canal del Dique(6 actividades e.g., Determinación mediante modelo matemático del sector o sectores donde sea propicio reducir la sección del Canal a fin de disminuir el ingreso de sedimentos a las bahías de Cartagena y Barbacoas, garantizando por gravedad el llenado de las ciénagas del Canal del Dique

Objeto Convenio

ALT. 1 : SITUACIÓN ACTUAL SIN ANGOSTAMIENTOS NI COMPUERTA-ESCLUSA PERÍODO DE SIMULACIÓN 1988-1991PERÍODO DE SIMULACIÓN EXTENDIDO 1988

- 1997ESTIMACIÓN DE CAUDAL Y CARGA DE SST

EN LAS DESEMBOCADURAS DE CORREA MATUNILLA, LEQUERICA Y PASACABALLOS

CALIDAD DEL AGUA, IELP, CUÑA SALINA

SIMULACIÓN DE ALTERNATIVAS DE DISMINUCIÓN DE CAUDAL

ALT. 2: CONDICIÓN ACTUAL MEJORADA (INTERCONEXIONES CIÉNAGA-CANAL OPTIMIZADAS) Y COMPUERTA ESCLUSA DE PARICUICA EN EL RK104 EN EL SECTOR DE EL REGREO

ALT 3: CONDICIÓN ACTUAL MEJORADA Y ANGOSTAMIENTOS DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DEL CANAL EN 3 SECTORES

SIMULACIÓN DE ALTERNATIVAS DE CONTROL DE CAUDAL Y SEDIMENTOS

ALT 4: COMPUERTA ESCLUSA EN RK104 Y ANGOSTAMIENTOS

ALT5: COMPUERTA ESCLUSA EN RK110 ABAJO DE LEQUERICA

ALT 6: COMPUERTA ESCLUSA EN RK110 Y ANGOSTAMIENTOS

SIMULACIÓN DE ALTERNATIVAS DE CONTROL DE CAUDAL Y SEDIMENTOS

Alternativa 2

Compuerta-esclusaK104

Alternativa 3

Angostamiento No.1k0-k6 L= 6 Km

Angostamiento No.2k43-k48 L=5 Km

Angostamiento No.3k72-k77 L=5 Km

Alternativa 4

Compuerta-esclusaK104

Angostamiento No.3k72-k77 L=5 Km

Angostamiento No.2k43-k48 L=5 Km

Angostamiento No.1k43-k48 L= 6 Km

Alternativa 5

Compuerta-esclusaK110

Alternativa 6

Compuerta-esclusaK110

Angostamiento No.3k72-k77 L=5 Km

Angostamiento No.2k43-k48 L=5 Km

Angostamiento No.1k43-k48 L= 6 Km

Angostamientos

L=40 m

1V

1H Enrocado

Sección Transversal Tipica

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220-4

-2

0

2

4

6

8

Distancia (m)

Ele

vaci

on (m

snm

)

240

10

12

Relleno

Dragado

Contraccion

Seccion Actual

Sección transversal km 2 – Contracción No. 1.

Distancia (m)

Ele

vaci

on

(m

snm

)

Sección transversal km 45 – Contracción No. 2.

Otros Taludes Modelados

1V : 1.5H1V : 2.0 H

HIDROGRAMAS DE ENTRADA - CALAMAR

ALT 3,4,6:EFECTO PRIMER ANGOSTAMIENTO

ALT 1, 2,5:SOLO COMPUERTA - ESCLUSA

27 % DISMINUCIÓN DE CAUDAL

HIDROGRAMAS - CORREA

HIDROGRAMAS - MATUNILLA

ALT 3: SOLO ANGOSTAMIENTOS

LEQUERICA

ALT 5:

COMPUERTAESCLUSA RK 110

PASACABALLOS

ALT 3: SOLO ANGOSTAMIENTOS

RED. CARGA

SST 32%

BALANCE HÍDRICO

ALT 2: SOLO COMPUERTA - ESCLUSAALT 4: ANGOSTAMIENTOS Y COMPUERTA - ESCLUSA RK

104

Volumen Promedio Anual de Agua en el Sistema 1988-1991[Millones metros cúbicos]

SitioCond. Actual

Alt. 2 Alt. 3 Alt. 4 Alt. 5 Alt. 6

Incora 16019 16020 11694 11694 16017 12014

Correa 2858 3316 2751 2642 2657 2301

Matunilla 4171 6186 3027 4822 6150 4987

Lequerica 1152 0 836 0 3688 2990

Pasacaballos 4608 - 3343 - - -

Total sale al mar 12789 9502 9957 7464 12495 10278

Desborde Planicie 3230 6518 1737 4230 3522 1736

Desborde Planicie (%) 20.2% 40.7% 10.8% 26.4% 22.0% 10.8%

Comparación Cond. Actual (%) 100% 202% 54% 131% 109% 54%

ALT 2: SOLO COMPUERTA - ESCLUSAALT 4: ANGOSTAMIENTOS Y COMPUERTA - ESCLUSA RK

104

SitioCond. Actual

Alt. 2 Alt. 3 Alt. 4 Alt. 5 Alt. 6

Correa 2858 3316 2751 2642 2657 2301

Matunilla 4171 6186 3027 4822 6150 4987

Lequerica 1152 0 836 0 3688 2990

Total sale Barbacoas 8181 9502 6614 7464 12495 10278

Comparación Cond. actual 100% 116% 81% 91% 153% 126%

Volumen de agua que ingresa a la Bahía de Barbacoas 1988-1991 [Millones metros cúbicos]

Volúmenes de intercambio a través de los caños de conexión Canal -Ciénaga [Millones metros cúbicos]

ALT 2: SOLO COMPUERTA - ESCLUSAALT 4: ANGOSTAMIENTOS Y COMPUERTA - ESCLUSA RK

104

Cond. Actual

Alt. 2 Alt. 3 Alt. 4 Alt. 5 Alt. 6

Volumen de entrada por interconexiones

4176 6528 3190 5624 4380 2757Volumen de salida por interconexiones

6424 8927 5385 7897 6631 4833Volumen neto por interconexiones

2248 2400 2195 2273 2251 2076

Caudal a lo largo del canal del dique

ALT 2: SOLO COMPUERTA - ESCLUSAALT 4: ANGOSTAMIENTOS Y COMPUERTA - ESCLUSA

Profundidad de las ciénagas igualada o excedida el 50% del tiempo [m]

ALT 1: CONDICIONES ACTUALESALT 4: ANGOSTAMIENTOS Y COMPUERTA - ESCLUSA

Cond. Act. Alt. 2 Alt. 3 Alt. 4 Alt. 5 Alt. 6

JOBO 2.77 2.86 2.45 2.64 2.77 2.36

TUPE 2.23 2.23 2.23 2.23 2.23 2.23

LUISA 3.40 3.38 3.38 3.38 3.40 3.38

ZARZAL 2.46 2.69 2.50 2.72 2.47 2.36

MATUYA 2.83 2.83 2.83 2.83 2.83 2.82

AG CLARAS 2.12 2.12 2.12 2.12 2.12 2.12

CAR-C 3.89 4.20 3.71 3.84 3.89 3.63

J. GOMEZ 3.34 3.34 3.34 3.34 3.34 3.34

PALOTAL 2.93 3.73 2.69 3.67 3.03 2.84

Ma BAJA 1.34 1.40 1.31 1.33 1.34 1.30

Carga promedio de sólidos en suspensión (Millones de Ton/año)

ALT 3: SOLO ANGOSTAMIENTOSALT 4: ANGOSTAMIENTOS Y COMPUERTA - ESCLUSA

Escenario

Sitio

Correa Matunilla Lequerica Pasacaballos

Cond. Act. 0.41 0.70 0.19 0.76

Alt. 2 0.45 0.80 - -

Alt. 3 0.37 0.47 0.13 0.52

Alt. 4 0.36 0.69 - -

Alt. 5 0.42 1.05 0.63 -

Alt. 6 0.39 0.88 0.53 -

Carga de SST del caño Matunilla (Toneladas por día)

Balance de SST en el Sistema (Millones de Toneladas por año)

Cond. Act.

Alt. 2

Alt. 3

Alt. 4

Alt. 5

Alt. 6

Carga de entrada Calamar 7.9 7.9 5.8 5.8 7.9 5.9

Desborde a la planicie y ciénagas 2.5 4.5 1.0 2.2 2.4 0.7

Entrada a ciénagas por canales interconexión 2.1 3.0 1.6 2.6 2.1 1.4

Salida por caño Correa 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

Salida por caño Matunilla 0.7 0.8 0.5 0.7 1.1 0.9

Salida por caño Lequerica 0.2 0.0 0.1 0.0 0.6 0.5

Salida por CD Pasacaballos 0.8 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0

Cargas de nutrientes y DBO vertida al mar en la bahía de Barbacoas [Ton/año]

Cond. Act.

Alt. 2 Alt. 3 Alt. 4 Alt. 5 Alt. 6

Carga de nitratos 43331 41297 36627 33769 65780 56483

Carga de fosfatos 7519 7079 5915 6980 11467 9594

Carga de DBO 54692 48274 43701 47693 83315 70764

Carga de Clorofila- a 73 66 60 56 110 93

Calidad del agua - Juan Gómez Oxígeno disuelto y Coliformes

Cuña Salina – Canal del Dique

Cuña Salina – Correa

Cuña Salina – Matunilla

Cuña Salina – Lequerica

Estado limnológico - Ciénagas

A partir de las series de tiempo calculadas del IELP se ha estimado el valor del índice igualado o excedido el 50% del tiempo en cada ciénaga para cada alternativa.

Los resultados muestran que en 9 de 11 ciénagas modeladas el IELP50 resultante de los cuerpos de agua es mayor para la alternativa 4 de angostamientos y compuerta-esclusa en el RK 104. Estos resultados son de esperarse ya que para esta alternativa se mantiene e incluso aumenta ligeramente con respecto a las condiciones actuales el flujo de intercambio en las ciénagas y los desbordes de caudal lateral gracias a los angostamientos.

Mejor Alternativa de disminución del caudal desde el punto de vista hidráulico, de calidad del agua, cuña salina y limnológico en el Canal del Dique

El efecto combinado de las contracciones o angostamientos y de la esclusa – compuerta es reducir el caudal en el sistema en 27% con respecto a la condición actual de referencia manteniendo niveles de agua altos en las interconexiones ciénaga-canal sin que se afecten los intercambios de agua y de nutrientes necesarios para mantener adecuadas condiciones limnológicas en las ciénagas del sistema.

Mejor Alternativa de disminución del caudal desde el punto de vista hidráulico, de calidad del agua, cuña salina y limnológico

Considerando los factores hidráulicos, sedimentológicos, de calidad del agua, de desarrollo de la cuña salina y limnológicos en las ciénagas del sistema lagunar se considera que la mejor alternativa para la disminución del caudal y el aporte de sedimentos a la Bahía de Cartagena es la alternativa 4.

3.Convenio Marco 1-038 – 2009

Proyecto (Jul - Dic. 2010)“Taller y Acompañamiento

modelación dinámica hidráulica y de calidad del agua del Canal del Dique y su Sistema Lagunar”

1.Taller de Modelación Dinámica, Hidráulica y de calidad del agua del Canal del Dique y su Sistema Lagunar Junio 30 – Julio 12.Informe de “Re-calibración del modelo del Canal del Dique en la condición de referencia con los coeficientes de M&N”3.Informe de “Comparación de resultados del modelo integrado del Canal del Dique Universidad Nacional de Colombia versus obtenidos con metodología M&N”

4.Propuesta de “Construcción, instrumentación, calibración y operación de un modelo físico hidráulico a escala para el análisis de las condiciones de navegabilidad asociadas a los angostamientos de la sección transversal previstos en el Canal del Dique, incluyendo la utilización de embarcaciones radiocontroladas a escala”

Actividades

Recalibración

0 500 1000 15000

200

400

600

800

1000

1200CALIBRACION CAUDALES 1988 - 1991

Ca

ud

al [

m3s-1

]

Q Gambote ObservadoQ Mod-Cond 1 (R2=0.9953)Q Mod-Cond 2 (R2=0.9950)Q Mod-Cond 3 (R2=0.9953)Q Mod-Cond 4 (R2=0.9950)

0 500 1000 15000

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Ca

ud

al [

m3s-1

]

Q SH1 ObservadoQ Mod-Cond 1 (R2=0.9698)Q Mod-Cond 2 (R2=0.97)Q Mod-Cond 3 (R2=0.9685)Q Mod-Cond 4 (R2=0.9685)

0 500 1000 15000

100

200

300

400

500

600

700

800

Ca

ud

al [

m3s-1

]

Tiempo [d] (4 años de datos 1988-1991)

Q SH2 ObservadoQ Mod-Cond 1 (R2=0.9485)Q Mod-Cond 2 (R2=0.9486)Q Mod-Cond 3 (R2=0.9487)Q Mod-Cond 4 (R2=0.9492)

Caudales

GamboteSH1

SH2

RecalibraciónNiveles

GamboteSH1

SH2

0 500 1000 15005

5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9CALIBRACION PROFUNDIDADES 1988 - 1991

Pro

fun

did

ad

[m]

Prof. Gambote Obs.Prof. Mod-Cond 1 (R2=0.984)Prof. Mod-Cond 2 (R2=0.9836)Prof. Mod-Cond 3 (R2=0.984)Prof. Mod-Cond 4 (R2=0.9836)

0 500 1000 15005.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

Pro

fun

did

ad

[m]

Prof. SH1 Obs.Prof. Mod-Cond 1 (R2=-0.8373)Prof. Mod-Cond 2 (R2=-0.8363)Prof. Mod-Cond 3 (R2=-0.8264)Prof. Mod-Cond 4 (R2=-0.8227)

RecalibraciónNiveles

SH1 Con corrección del cero de mira en 0.75 m

0 500 1000 15005.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

Pro

fund

idad

[m

]

Prof. SH1 Obs. Corregida

Prof. Mod-Cond 1

Recalibración

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento.-1: Resultados de calibración del modelo Hidráulico - caudales y profundidades

R2 (Caudal) R2 (Profundidad)

Gambote SH I SHII Gambote SH I SHII

Condición 1 0.9953 0.9698 0.9485 0.984 -0.8373 0.9281 Condición 2 0.9950 0.97 0.9486 0.9836 -0.8363 0.9284

Condición 3 0.9953 0.9685 0.9487 0.984 -0.8264 0.9279

Condición 4 0.9950 0.9685 0.9492 0.9836 -0.8227 0.9292

Resultados de calibración del modelo Hidráulico - caudales y profundidades

0.96

Recalibración

Tabla ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento.-1: Resultados de calibración del modelo Hidráulico - caudales y profundidades

R2 (Caudal) R2 (Profundidad)

Gambote SH I SHII Gambote SH I SHII

Condición 1 0.9953 0.9698 0.9485 0.984 -0.8373 0.9281 Condición 2 0.9950 0.97 0.9486 0.9836 -0.8363 0.9284

Condición 3 0.9953 0.9685 0.9487 0.984 -0.8264 0.9279

Condición 4 0.9950 0.9685 0.9492 0.9836 -0.8227 0.9292

Resultados de calibración del modelo Hidráulico - caudales y profundidades

0.96

Comparación

Con el modelo integrado apropiadamente calibrado para las condiciones propuestas por M&N se realizó la evaluación matemática de alternativas de reducción del caudal en el Canal del Dique siguiendo el mismo procedimiento del estudio CORMAGDALENA-UNAL (2008). El análisis presentado compara los resultados obtenidos teniendo en cuenta las condiciones de Fase II CORMAGDALENA-UNAL (2008) y las condiciones propuestas por M&N. Las alternativas evaluadas se enumeran a continuación:

Condición de referencia

Alternativa 3: Canal del Dique con angostamientos de la sección transversal - Talud 1:1

Alternativa 4: Canal del Dique con angostamientos de la sección transversal (Talud 1:1) y compuerta-esclusa en el RK104

En las alternativas evaluadas A3 y A4 los angostamientos en las secciones transversales del Canal (o contracciones) están localizados y tienen una longitud dada por:

Angostamiento No. 1: Km 0 - Km 6 Longitud = 6 Km

Angostamiento No. 2: Km 43 - Km 48 Longitud = 5 Km

Angostamiento No. 3: Km 72 - Km 77 Longitud = 5 Km

Conclusiones de la Comparación

El análisis de resultados muestra que para las nuevas condiciones evaluadas (Resultados del modelo integrado con los coeficientes de M&N) no se presentan cambios considerables en términos relativos con respecto a los resultados presentados en la Fase II de estudios del Canal del Dique. Por lo anterior se considera que es posible emplear las nuevas condiciones propuestas por M&N para la modelación del sistema del Canal del Dique sin alterar las recomendaciones y análisis hechos por la Universidad Nacional de Colombia en el 2008 en el informe de Fase II y que fueron tomados como referencia para realizar el contrato.

COORMAGDALENA ha financiado la labor de todas las actividades de los 3 Convenios en un total de 32 meses de trabajo:“ESTUDIOS E INVESTIGACIONES DE LAS OBRAS DE RESTAURACIÓN AMBIENTAL Y DE NAVEGACIÓN DEL CANAL DEL DIQUE” (2005-2007)“ALTERNATIVA DE REDUCCIÓN DEL CAUDAL EN EL CANAL DEL DIQUE MEDIANTE ANGOSTAMIENTO DE LA SECCIÓN POR SECTORES Y CONSTRUCCIÓN DE LA ESCLUSA DE PARICUICA” (2009)

AGRADECIMIENTOS