revisión de alternativas técnicas para el canal del...
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Revisión de alternativas
técnicas para
el Canal del Dique.
Foro “Reflexiones sobre el Canal del Dique: causas y efectos de la Ola Invernal”
Cartagena 4 de Mayo de 2011
Salón Amarillo Palacio de la Proclamación
Gobernación de Bolívar
EXISTE UNA SOLUCIÓN TÉCNICA A
LOS PROBLEMAS DEL CANAL DEL
DIQUE?
La solución tiene que cumplir los
siguientes objetivos
Caudales mínimos
Garantizar la demanda de agua potable.
Controlar la cuña salina.
Mejorar el sistema medio ambiental del corredor del canal del dique (humedales, ciénagas, lagunas y biodiversidad) Mantenimiento de la comunicación entre el Canal del Dique y
el Rio Magdalena para asegurar la continuidad de los fenómenos de subienda y bajanza
Mantenimiento de la comunicación entre el Canal del Dique y las Ciénagas
Integrar el plan de manejo del santuario de fauna y flora el
Corchal del Mono Hernandez
Controlar la sedimentación en las bahías de Cartagena y Barbacoas, el mar y las ciénagas. Reducir el impacto de los sedimentos sobre el Parque Nacional
Natural Islas del Rosario y San Bernardo
Reducir el costo de dragados de mantenimiento
Reducir y mitigar cualquier impacto sobre la vida de los habitantes de la zona
Garantizar y mejorarla navegación en el Canal del Dique.
Control de inundaciones
La solución tiene que cumplir los
siguientes objetivos
La solución tiene que optimizarse
Objetivos no pueden ser rígidos, ya que existe mucha incertidumbre en como definir algunos
Se puede comprobar que el diseño puede cumplir con algunos objetivos pero otros tendrán que definirse mas concretamente durante y después de la construcción
Cuanto mas flexible sea la solución mas fácil será adaptarla a cumplir objetivos
Es necesario realizar una verificación de la alternativa para optimizarla (value engineering)
Estudios Recientes del Canal del Dique
Universidad del Norte 1997, 1999 y 2003
Compagnie Nationale du Rhone 2006, 2007
Universidad Nacional de Colombia 2007, 2008
REVISIÓN Y VALIDACIÓN DE LA
ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN DE
ESTRECHAMIENTOS
ASPECTOS
HIDROSEDIMENTOLÓGICOS
Modelo HEC-RAS hidráulico y de sedimento y calidad de agua (UNAL)
Modelación de Alternativas
Efectos Sobre el Caudal de Entrada y los Niveles de Agua a lo Largo del Canal
Permite modelar los flujos en el canal, interconexiones y desbordes mediante la definición de un gran numero de parámetros y suposiciones.
Comparación de alternativas para reducción de caudal y sedimento
La información de las conexiones y el comportamiento de las ciénagas no se conoce bien
Modelo Numérico del Sistema
Alternativas con Estrechamientos
Tres estrechamientos
Estrech. UbicaciónL
(km)Ancho(m)
Cotasolera
(nsnm)
Calado95%(m)
1 Km 1 - Km 7 6 Km 40 m -1.7 m3.7 m (12
pies)
2 Km 43 - Km 48 5 Km 40 m -3.5 m 5.2 m
3 Km 72 - Km 77 5 Km 40 m -4.5 m 5.8 m
Mejoras de las interconexiones
Esclusa en Paricuica
Esta alternativa reduce tanto caudales altos como bajos
La solución propuesta de los estrechamientos cumple con la reducción de caudal y sedimento pero con una gran incertidumbre
Extender los estrechamientos no mejora la alternativa en gran medida
Con un ancho de 55 m no se reduce suficiente el caudal y el sedimento incluso alargando los estrechamientos
La cuña salina no afecta las tomas de agua a pesar de reducir los caudales mínimos
Resultados de las simulaciones
ASPECTOS
DE NAVEGABILIDAD
Condiciones de Navegabilidad
Efecto de Succión de las Orillas del Canal
Hundimiento Dinámico (“Squat”)
Perdida de maniobrabilidad en la bajada
Efectos del Viento
Maniobras de la entrada
Interacciones entre los Planchones
Curvas en los Estrechamientos
Navegación Doméstica
Convoy Típico
Condiciones Hidráulicas (Modelo 2D)
Estrechamiento 1
Recomendaciones USACE (1980)
Manga del
Convoy (m)
Anchura
Mínima del
Canal (m)
15 40
21 46
32 56
Anchuras Mínimas Necesarias
USACE) EM 1110-2-1611 “Layout and Design of Shallow Draft Waterways”
15 20 25 30 3535
40
45
50
55
60
Manga del Convoy (m)
Anch
ura
Min
ima d
e C
anal
(m
)
Conclusiones sobre la Navegación
Usando las recomendaciones del USACE, como mínimo los estrechamientos deberían tener una anchura de 55 m en la solera, e incluso más en las pequeñas curvas de los estrechamientos 2 y 3 a no ser que se enderecen esos tramos.
Estudio detallado de navegación. En el mejor de los casos este estudio consistiría en un modelo físico y un modelo virtual (numérico) de tiempo real.
ASPECTOS DE DISEÑO
Y CONSTRUCCIÓN
Revisión Diseños Conceptuales
Se identificaron varios ajustes que son necesarios en los siguientes aspectos del diseño:
Trampa de Sedimentos en Calamar
Obras de Mejora de las Conexiones Canal-Ciénaga
Capacidad Portante de los Suelos
Anchura de los estrechamientos
Talud de las Estructuras
Tamaño de la Roca
Cota del Fondo de los Estrechamientos
Necesidad de Dragado
Aspectos Geotécnicos
Datos SPT y ensayos de resistencia de corte indican que en general una capa de suelos muy blandos (lodos con valores de SPT <5) que van ganando consistencia con la profundidad.
A partir de cierto nivel aumenta significativamente la consistencia: -4 msnm Est 1, -7 msnm Est 2 y -12 msnm Est 3.
Diseño Preliminar
Sección Típica Estrechamiento 1
Diseño Preliminar
Sección Típica Estrechamiento 2
Diseño Preliminar
Sección Típica Estrechamiento 3
ANÁLISIS HIDRÁULICO PRELIMINAR
DE LA ALTERNATIVA DE ESCLUSAS
Elementos de la Solución de Esclusas y
Compuerta
Estructuras hidraulicas en Calamar
Compuertas• 3 compuertas situadas en un canal secundario• Compuertas pueden permitir un caudal máximo de 1,400
m3/s• El tipo de compuerta tiene que ser validado
Esclusa• Para convoyes de 210x26 m• Dragado de 3 m• El salto de agua puede llegar a 7 m • Diferencia de 13 m entre el cuenco y el rio durante
mantenimiento.
Estructuras de mejora de las conexiones
Esclusa en Paricuica• En el Km 104 con un salto de 2.5 m
Darsena de sedimentacion en Barbacoas?
Solución de Esclusas y Compuerta
Alternativa de Control de Caudales
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Cau
dal
(m
3/
s)
Tiempo
Observado
Q Controlado
Periodo Caudal Máximo (m3/s)
Diciembre - Marzo 700
Mayo - Junio 450
Septiembre - Octubre 300
Para caudales altos (10%) se disminuyen las profundidades (niveles) en cerca de 1 m, en los primeros 40 km. del Canal.
Los niveles en las ciénagas son muy similares a excepción de Jobo, en la que se pueden reducir hasta un metro para los valores altos (10% de los casos
Se reduce el intercambio en Jobo y Aguas Claras
Los resultados del modelo sugieren que para la hidrógrafa simulada la Alternativa de la Esclusa en Calamar y Paricuica, se reduce el sedimento que sale al mar en mas de 40%, de 4.35 a 2.49 Mton/año
No se reducen los caudales mínimos por lo tanto no se puede esperar un incremento en la penetración de la cuña salina.
Estos resultados dependen mucho de los parámetros y condiciones definidas en el modelo para los que existe en este momento mucha incertidumbre
Conclusiones preliminares de la Alternativa de
Esclusas en Calamar y Paricuica
SIGUIENTES PASOS
Estudio inicial de verificación y optimización (“value engineering”) de la solución para reducir costos del proyecto incluyendo diseños y construcción.
Ejemplos de algunos de los aspectos del proyecto que podrían ser parte de este estudio y que podrían contribuir de una manera importante a reducir los costos:
Alternativas de la cámara de la esclusa: se estudiarían alternativas posiblemente más económicas y sencillas, como por ejemplo con sección transversal trapezoidal, paredes con tablestacas de amarre, o ataguías celulares.
Los muros de aproximación también podrían simplificarse, por ejemplo limitando el numero de duques de alba o con muros guía sobre pilotes.
Compuertas de control de caudales de tamaño mas reducido (o menos compuertas) para permitir menores flujos manteniendo los requisitos de navegación.
Estabilización de las pendientes laterales con enrocado en vez de muros de concreto.
Verificación de la Alternativa de Control de
Caudales
Mas ejemplos
Identificar si los modelos numéricos son suficiente y evitar la necesidad de modelos físicos.
Considerar la posibilidad de un cambio en la alineación del canal que permita eliminar el canal de temporal.
Verificar si se necesita la esclusa de Paricuica o con la obra de Calamar se proporciona un mejoramiento en las condiciones que cumplan con los requerimientos del MADVT.
Identificar y programar partes independientes del proyecto para realizar el diseño y la obra por fases.
Este trabajo se debe realizar conjuntamente con los constructores (El Consorcio) para poder preparar costos y cronogramas realistas.
Verificación de la Alternativa de Control de
Caudales
EXISTE UNA SOLUCIÓN TÉCNICA A
LOS PROBLEMAS DEL CANAL DEL
DIQUE?
EXISTE UNA SOLUCIÓN TÉCNICA A
LOS PROBLEMAS DEL CANAL DEL
DIQUE?
SI, PERO ES NECESARIO DEFINIRLA,
VERIFICARLA Y OPTIMIZARLA