4384 Resumen Ejecutivo Simulacion Hidraulica San Eugenio

Universidad Nacional de Colombia, Instituto de Estudios .Ambientales IDEA – GTA en Ing. Hidr. y Amb.

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Noviembre 2006

ESTUDIO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO DE LA CUENCA DEL RÍO SAN EUGENIO PARA GENERAR UNA INFORMACIÓN BÁSICA PARA LA INTERVENCIÓN DE LA CUENCA EN SU

TRAMO URBANO. FASE 1.

INFORME FINAL

Presentado a:

Corporación Autónoma Regional de Risaralda CARDER

Alcaldía Municipal de Santa Rosa de Cabal-

Risaralda

Por:

Instituto de Estudios Ambientales – IDEA Grupo de Trabajo Académico

en Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Manizales, Noviembre de 2006

Instituto de Estudios Ambientales IDEA


TRAMO URBANO. FASE 1

Universidad Nacional de Colombia, Instituto de Estudios .Ambientales IDEA – GTA en Ing. Hidr. y Amb. 1

Noviembre 2006

1. PRESENTACIÓN En este documento se consigna un resumen ejecutivo de los estudios y análisis expuestos en el informe final del estudio hidrológico e hidráulico de la cuenca del río San Eugenio, estudios que intentan representar los posibles efectos y consecuencias producto de un evento hidrológico de grandes magnitudes en la zona urbana del municipio de Santa Rosa de Cabal (Risaralda), sin dejar de mencionar que esta es una PRIMERA FASE de análisis y estudio, y que para llegar a mitigar o solucionar el riesgo latente, se debe profundizar sobre todas las variables examinadas, en subsiguiente oportunidad. 2. JUSTIFICACIÓN Durante el estudio del inventario de zonas subnormales y la actualización del inventario de viviendas localizadas en zonas de riesgo 1993, desarrollado mediante convenio entre la Corporación Autónoma Regional de Risaralda CARDER, La Gobernación de Risaralda y el Fondo Municipal de Viviendas de Santa Rosa de Cabal, se identificaron 15 barrios asentados sobre las márgenes del río San Eugenio, con un total de 611 viviendas sometidas a riesgo hidrológico o hidrotécnico. Un caso particular es la situación de los asentamientos denominados Barrios Unidos del Sur (La Suiza, La Milagrosa, Córdoba y parte del barrio La Unión), los cuales no son catalogados como barrios subnormales, pero están asentados en la llanura de inundación del río. Fueron declarados como zonas de manejo especial, hasta tanto se tuvieran los conceptos hidrológicos e hidráulicos, para decidir cuál alternativa, desde el punto de vista técnico, económico y social, es viable (reubicación total, reubicación parcial, construcción de obras contra inundaciones, etc.) 3. OBJETIVOS Los objetivos de esta PRIMERA FASE del estudio son, de acuerdo con los términos de referencia:

3.1 - Estudiar la información existente (otros estudios realizados sobre la cuenca). 3.2 - Ajustar la cartografía existente a las escalas 1:25000 y 1:2000. 3.3 - Hacer un levantamiento topográfico detallado en los sectores de análisis (Barrios Unidos, estructuras de puentes, sectores catalogados como de reubicación). 3.4 - Plantear los puntos de acción para el análisis con el modelo de simulación hidráulico sobre el cauce del tramo urbano del río San Eugenio, la delimitación hidráulica, las franjas sometidas a procesos de inundación, cuantificación y mapeo del número de viviendas en los asentamientos subnormales, a desarrollarse en la FASE 2.

4. LOCALIZACIÓN Santa Rosa de Cabal se encuentra localizada a los 4º 52’ de latitud norte y 75º 37’ de longitud oeste, a una altura promedio de 1766 metros sobre el nivel del mar, asentada sobre el flanco occidental de la parte media de la cordillera central, es el tercer municipio del Departamento de Risaralda, con una extensión de 558 km2, de los cuales 352 Km2 corresponden al área urbana (Diagnóstico Plan Integral de Santa Rosa de Cabal, 1982). El proyecto se encuentra localizado en el casco urbano del municipio de Santa Rosa de Cabal, aunque como área de trabajo directa debió ser considerada toda la cuenca del río San Eugenio hasta la zona urbana de Santa Rosa de Cabal para los análisis hidrológicos y para los estudios hidráulicos que se realizaron en la parte urbana del río San Eugenio.




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5. METODOLOGÍA La metodología usada en el estudio consistió en la modelación hidráulica de varios eventos hidrológicos de grandes magnitudes, para distintos periodos de retorno, a través del análisis de información disponible y recolectada (información secundaria, restitución aerofotogramétrica, levantamiento topográfico, registros de estaciones), con la aplicación del programa HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center – River Analysis Sistem), modelo de simulación hidráulica y de curvas de remanso en régimen estacionario, unidimensional, en cauces naturales y canales. Se obtuvo así un mapeo de zonas de posible inundación analizando la amenaza latente y valorando la vulnerabilidad de las personas que habitan en la ribera del río para determinar sus niveles de riesgo según el evento.

El trabajo se realizó a través de cuatro etapas las cuales involucraron actividades tendientes al desarrollo de los objetivos propuestos. A continuación se describen estas etapas.

5.1 Estudio de la información existente

Existen en la literatura técnica varios informes que de alguna manera tienen que ver con la zona de estudio, siendo la mayoría de ellos de carácter geológico. Sólo unos pocos son de geomorfología y de diagnósticos ambientales. Entre los estudios de carácter hidrológico sólo se tuvo acceso al estudio “OFERTA Y DEMANDA HÍDRICA EN LA SUBREGIÓN NO. 1 DEL DEPARTAMENTO DE RISARALDA CON LOS MUNICIPIOS DE CARTAGO Y LA VIRGINIA”, desarrollado por la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín en Octubre de 2004.

5.2 Trabajo de campo

El estudio y análisis topográfico se basó en la utilización de la restitución aerofotogramétrica realizada por SADEC (Servicio Aerofotogramétrico de Colombia), para la CARDER en el año de 1993 en escala 1: 2000, donde se encuentra toda la zona urbana del municipio de Santa Rosa de Cabal; pero además, para la elaboración del presente estudio se estimó conveniente el desarrollo de un levantamiento topográfico previo. El levantamiento topográfico del cauce permite determinar la localización de la infraestructura presente y el relieve de la superficie circundante al cauce principal y los accidentes topográficos que se hallan en el área de influencia del cauce, accidentes que afectan el comportamiento del modelo hidráulico. Este levantamiento complementó y corroboró la precisión de los datos extractados de la restitución realizada por SADEC. Dentro de la infraestructura presente en el sector están los Barrios Unidos del Sur que se observan en la Figura 1, e incluyen también el sector del antiguo Matadero sobre la carrera 17, el barrio La Estación y el barrio La Trinidad. Además, el puente hacia el sector de Pío XII, el puente en la vía principal hacia Pereira, el puente hacia el barrio La Hermosa, el antiguo puente del ferrocarril habilitado para paso vehicular, y el puente peatonal en el barrio La Estación.




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Figura 1. Sector de los barrios Unidos del Sur.

Las coordenadas a las que se georeferencian los puntos tomados en el campo son las coordenadas planteadas en el plan Maestro del municipio de Santa Rosa de Cabal y a su vez son las mismas coordenadas que se encuentran en la restitución fotogramétrica del SADEC.

El levantamiento planimétrico y altimétrico se realizó con una estación total; la poligonal y todas las radiaciones están por lo tanto ubicadas en sus tres coordenadas. Se tomaron un total de 816 puntos y 30 secciones comparativas para confrontar con las 83 secciones tomadas del plano restituido, que son las secciones que se utilizarán en el modelado del cauce en el HEC-RAS; además, se realizó la ubicación y detalle de las estructuras de control como puentes.

5.3 Trabajo de investigación y estudios especializados

5.3.1 Análisis cartográfico La cartografía utilizada para establecer la ubicación y la geometría de las 83 secciones transversales del río San Eugenio, necesarias para la modelación del cauce, fueron obtenidas de la restitución aerofotogramétrica de Santa Rosa de Cabal, realizadas por SADEC para la CARDER en el año de 1993. Estas secciones abarcan toda la longitud del tramo urbano del río San Eugenio, empezando con la primera denominada sección 200 o, K0+000; sección 400 metros arriba de la desembocadura de la quebrada La Leona. Todas las secciones abarcan una gran extensión desde el centro del cauce hacia las riveras, siendo esta longitud aproximadamente 150 metros a lado y lado del cauce; por tal razón, la franja de análisis determinada por el cauce y sus secciones es aproximadamente de 300 metros de ancho y de 4620 metros de longitud aproximadamente, con lo que se asegura la cobertura total de los sectores de análisis dentro del casco urbano. La última sección, denominada sección 118 o K4+615.2, coincide con la desembocadura de la quebrada La Italia sobre el río San Eugenio. A todas las secciones se les asignó una profundidad promedio de 0.60 metros en el cauce. Además, se añadieron 8 secciones propias de los puentes y su geometría como estructuras de control. En la figura 2 se muestra la cuenca analizada en el estudio y que abarca la cuenca del río San Eugenio hasta la zona urbana de Santa Rosa de Cabal.




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Figura 2. Cuenca de estudio, hasta la zona urbana de Santa Rosa de Cabal.

En la Tabla 1 se muestran las principales características de la cuenca de estudio, que inicialmente se consideró hasta la desembocadura de la quebrada La Italia, pero se incluye la información hasta la estación limnimétrica La Reina, ya que existen estudios hasta este punto que sirven para confirmar resultados y para efectos de comparación.

Características de la cuenca de estudio.

Hasta Estación LM La Reina 6-907

Hasta desembocadura quebrada La Italia

Longitud (Km) 23. 6 26.1 Area (Km2) 81.46 82.70

Pendiente media (m/m) 0.32 0.31 Altura (m.s.n.m) 2540 2600

Tabla 1. Características de la cuenca de Estudio. 5.3.2 Estudio hidrológico El estudio hidrológico es el mecanismo a través del cual se realiza, de la mejor manera posible, una estimación confiable de los caudales máximos que circulan por un cauce natural. Esta información es de vital importancia, puesto que un error en los caudales implica un error en el estudio hidráulico, mediante




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el cual se estiman los niveles de inundación para los caudales dados de acuerdo con los periodos de retorno previamente establecidos. La recopilación de la información hidroclimatológica se realizó con la ayuda de la documentación disponible en la CARDER, en el Instituto de Estudios Ambientales IDEA de la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales y en la CHEC. La información obtenida fue la siguiente:

• Información de series históricas de caudales medios diarios, recolectados en la estación limnimétrica

La Reina. Suministrada en papel. • Información de aforos realizados en el mismo lugar de la estación La Reina, con lecturas desde el

año 1961 hasta el año 2001. Suministrada en papel. • Estudios realizados por la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín sobre la oferta y

demanda hídrica para el Departamento de Risaralda. La información de este documento está dispuesta en formato digital, pero no se tiene registro de los datos con los que originalmente se obtuvieron los caudales máximos instantáneos. A pesar de esto, se dispone en formato digital de la información recolectada en algunas estaciones de precipitación.

• Localización de las estaciones pluviométricas, pluviográficas, limnigráficas, limnimétricas y climatológicas ubicadas en la zona de estudio.

• Curva de intensidad-duración-frecuencia para la zona cafetera, disponible en el IDEA en formato papel.

A partir de la información recolectada de la zona, se pudo contar con datos de precipitación, pero no de caudales máximos instantáneos, por lo que se condicionan los métodos hidrológicos para el cálculo de los caudales máximos. Se puede concluir respecto a esto, que para el estudio de la cuenca del río San Eugenio la información hidroclimatológica disponible es escasa. La selección del periodo de retorno a utilizar no es tarea fácil. Normalmente se debe buscar un acuerdo entre el riesgo que se quiere asumir, el tipo de proyecto, los costos o pérdidas en caso de una inundación y la información disponible. En el caso de estudio del tramo urbano del río San Eugenio, el proyecto involucra barrios habitados en dónde las pérdidas pueden llegar a ser muy significativas, y el riesgo es alto puesto que existen evidencias de inundaciones en la zona. Por todo esto se deben emplear periodos de retorno altos. Para este estudio se ha acordado realizar la estimación de caudales máximos y de zonas de inundación para los periodos de retorno de 25, 50, 100 y 200 años. Los periodos de retorno bajos servirán tan sólo de referencia, pero para toma de decisiones se recomiendan los resultados obtenidos para periodos altos. Se calculó entonces: Lluvia efectiva.

Tr años 25 50 100 200 Lluvia efectiva (mm) 56.40 62.35 68.72 75.75 Tabla 2. Precipitación efectiva para diferentes periodos de retorno.




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Con el cálculo de la lluvia efectiva se procede a la estimación de los caudales según diferentes metodologías. Resultados del estudio hidrológico. En la Tabla 3 se muestra el resumen de los resultados obtenidos mediante varias metodologías. Los resultados obtenidos mediante las metodologías de análisis de caudales extremos (Gumbel y Log normal II) fueron tomados del estudio realizado para la CARDER por la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín; estas metodologías dan resultados con una variabilidad hasta de un 10% aproximadamente, sin embargo, se trata de un estudio realizado para la estación La Reina, ubicada en la zona de estudio y cuya estación con datos limnigráficos operó hasta 1996. Estos resultados no se pueden actualizar ya que no se dispone de información durante los últimos diez años que permita un soporte para este estudio. Las metodologías de Hidrograma Unitario (HU) presentan resultados muy similares entre sí, lo cual es de esperar ya que emplean parámetros y valores similares. En cuanto a los resultados obtenidos mediante las técnicas empíricas, se observa que los resultados presentan valores mayores que los obtenidos mediante las otras metodologías, ya que parten de hipótesis más genéricas; sin embargo, son buenos indicadores del orden de magnitud de los eventos máximos que se esperan para la región. Para la selección final de los caudales de diseño se empleó el promedio aritmético. La elección de la media se debe a la incertidumbre que se tiene, tanto en la información de entrada como en la información observada durante la visita de campo, en donde, como se mencionó, se observaron indicios de un cauce móvil y activo que arrastra material grueso y que durante las grandes crecientes es capaz de movilizar grandes bolas de piedra. Por todo lo anterior, se decide estimar los caudales para diferentes periodos de retorno como los valores medios de los estimados en las diferentes metodologías.

Q (m³/s) Q (m³/s) Q (m³/s) Q (m³/s) Metodología

Tr=25 años Tr=50 años Tr=100 años Tr=200 años

Gumbel (Momentos) 178.4 198.4 218.2 238.0

Gumbel (Max. Ver.) 190.6 213.5 236.3 259.0 Log Normal II 192.4 216.6 240.9 265.5

Método Racional 235.4 323.4 436.3 536.5 Método empírico 258.5 314.2 369.8 425.5

HU Clark 242.1 269.9 300.5 332.5 HU Triangular 242.5 268.1 295.5 325.7

HU Triangular SCS 251.4 277.9 306.3 337.6

PROMEDIO 223.9 260.3 300.5 340.0

Tabla 3. Resumen de resultados del estudio hidrológico realizado por diferentes metodologías y para periodos de retorno de 25, 50, 100 y 200 años.




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A continuación, se procedió a realizar el estudio hidráulico empleando los caudales máximos calculados en el estudio hidrológico.

5.4 Estudio hidráulico.

Mediante el estudio hidráulico se pretende realizar una estimación lo más confiable posible de las zonas de inundación para diferentes caudales debido al desbordamiento del cauce del río San Eugenio en la zona urbana de Santa Rosa de Cabal. El modelo HEC-RAS desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos “U.S. Corp of Engineers, Hydrological Engineering Center, HEC” es uno de los modelos más utilizados a nivel mundial para estudios hidráulicos de flujo uniforme, unidimensional y permanente. Su popularidad es debido a su flexibilidad en la creación de escenarios hidráulicos, a su rapidez en los cálculos y a su fácil manejo y operación. El modelo HEC-RAS es capaz de modelar perfiles de superficies de agua de regímenes de flujo mixto, subcrítico y torrencial. Este tipo de modelos no ha sido desarrollado para cuencas de alta pendiente como es el caso de las cuencas de la zona andina Colombiana; sin embargo, se estima que en el caso del río San Eugenio con pendientes altas se está trabajando al límite de las capacidades del modelo, lo cual deberá ser tenido en cuenta a la hora de analizar e interpretar los resultados. La geometría del cauce se introduce al modelo mediante secciones transversales, las cuales han sido estimadas de acuerdo con lo indicado en el apartado de análisis cartográfico del informe presentado. Adicional a la información de las secciones es necesario asignarle un nombre a cada estación, el cual por comodidad y facilidad ha sido asociado a la distancia de la sección hasta el punto localizado más hacia aguas abajo. De esta forma se tiene una idea de la longitud del cauce estudiado y de la distancia entre las estaciones, cuando se desean realizar comparaciones entre ellas. El criterio para la distancia entre secciones se buscó de tal forma que no excediera a tres o cuatro veces el ancho del río. En las zonas en las cuales se excede esta distancia es porque corresponde a zonas rectas cuyas sección transversal no presenta una variación importante entre secciones, pero en general la distancia entre secciones es similar y uniforme. Adicionalmente, el modelo HEC-RAS tiene la opción de generar una nueva sección mediante la interpolación entre dos secciones. A lo largo del tramo de estudio del cauce se encuentran tres puentes vehiculares y uno peatonal, los cuales han sido introducidos al modelo HEC-RAS dada la importancia de la presencia de los puentes sobre el flujo en cauces fluviales. Normalmente, un puente funciona como un impedimento al flujo, produciendo un efecto de remanso en la zona inmediatamente aguas arriba del puente que, de acuerdo con las características del flujo y del puente, puede ser causante de inundaciones durante la ocurrencia de eventos extremos. En la margen derecha del cauce se encuentran algunos gaviones de protección contra eventos de crecientes, los cuales han sido incluidos en el modelo HEC-RAS dentro de la geometría hidráulica de las secciones; sin embargo, para que el efecto hidráulico de los gaviones sea satisfactorio es necesario crear unas zonas inefectivas de flujo. De esta forma, la presencia de los gaviones es tenida en cuenta. Estas zonas inefectivas de flujo se introducen al modelo en cada sección.




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Dentro del estudio inicial de la geometría hidráulica se incluyeron las desembocaduras de las quebradas La Leona y Santa Helena, que entregan sus aguas al río San Eugenio en el tramo urbano. Estas corrientes son típicas de alta montaña con pendiente muy alta y alta rugosidad. Sin embargo, por efectos prácticos, no se incluyeron en el estudio del modelo HEC-RAS, ya que según datos de campo se trata de perfiles de flujo supercríticos, que en ningún momento van a afectar las condiciones del flujo aguas abajo en el río San Eugenio; se trata de corrientes pequeñas, cuyos aportes hídricos al río San Eugenio ya han sido incluidos dentro del estudio hidrológico realizado. En la Figura 3 se incluye la localización en planta de las secciones transversales empleadas durante el estudio hidráulico (imagen tomada directamente del programa HEC-RAS).

Figura 3. Localización en planta de las secciones transversales introducidas al modelo HEC-RAS.




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Otro factor importante que debe ser tenido en cuenta es la estimación del coeficiente de rugosidad del modelo hidráulico en la zona de estudio. Se emplean, conjuntamente, la metodología presentada por Suarez (2001, pág 96) y la experiencia del personal encargado de realizar este estudio. En el caso del río San Eugenio se tiene que n1 = 0.028, n2 = 0.005, n3 = 0.005, n4 = 0.010 y n5 = 0.00, lo que da un coeficiente de rugosidad de Manning de 0.048, ya que se trata en su mayor parte de un cauce recto. El coeficiente de rugosidad en las laderas y en las zonas aledañas al cauce se supone ligeramente mayor que el estimado en el cauce, n=0.050, el cual se considera adecuado ya que se trata de una estimación conservadora, presentando mayor resistencia al flujo y permitiendo obtener niveles mayores de flujo. Los coeficientes de expansión y contracción hidráulica empleados en el estudio se corresponden con los propuestos por el modelo, que son 0.1 y 0.3, respectivamente. Los resultados del estudio hidrológico son incluidos para que el modelo HEC-RAS calcule cuatro perfiles de flujo de los cuatro caudales, correspondientes a los periodos de retorno de 25, 50, 100 y 200 años. El modelo HEC-RAS permite realizar una ejecución de los perfiles de flujo mixto, que incluye y combina los resultados del perfil supercrítico y del perfil subcrítico. El modelo hidráulico requiere adicionalmente de unas condiciones de borde y de unas condiciones iniciales, ya que se trata de un esquema de solución por diferencias finitas. En el caso de los perfiles mixtos se considera que el flujo está en condiciones normales, tanto para la sección aguas abajo, en el caso del perfil de flujo subcrítico, como para la sección aguas arriba, en el caso del perfil supercrítico. El modelo HEC-RAS necesita la pendiente del cauce para la estimación de la condición de flujo inicial. En el caso del río San Eugenio, se tiene que las pendientes son 0.0323 m/m y 0.0192 m/m para las secciones aguas arriba y aguas abajo, respectivamente. Estas medidas han sido tomadas de la restitución planimétrica realizada por SADEC.

Como resultados del modelo se obtienen diferentes tablas donde se describe para cada sección transversal las principales características del flujo, siendo las que presentan mayor interés para este estudio los niveles de flujo, la velocidad del flujo y las condiciones del flujo crítico, que indican el tipo de régimen de flujo que se presenta en el tramo de río estudiado. En la Tabla 16 del Informe Final se presentan los resultados, donde se incluyen los cuatro perfiles de flujo analizados. 5.4.1 Secciones transversales. El modelo HEC-RAS suministra información para cada sección transversal sobre los niveles de flujo alcanzado. A continuación se presentan algunos niveles de flujo que se consideran de interés para el estudio.




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En la Figura 4 se muestra la sección 3815.2 m, en la cual se puede apreciar que los gaviones localizados en la zona del barrio la Unión funcionan correctamente, haciendo que el flujo no pase hacia la margen derecha inundando la zona habitada (Obviamente esto depende solo del correcto cálculo y construcción de los mismos, por esta razón se supone su buen comportamiento estructural). En la Figura 5 se muestra una foto de la zona.

120 140 160 180 200

1674

1676

1678

1680

1682

1684

1686

1688

1690

Rio San Eugenio Plan: Plan 02 28-08-2006

River = San Eugenio Reach = Ppal RS = 3815.2 K0+800

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Le gend

EG PF 4

EG PF 3

EG PF 2

WS PF 4

EG PF 1

WS PF 3

Crit PF 4

Crit PF 3

WS PF 2

Crit PF 2

WS PF 1

Crit PF 1

Ground

Levee

Bank Sta

.05 .048 .05

Figura 4. Resultados del modelo HEC-RAS en la sección 3815.2.

PF 1=Tr 25 años, PF 2=Tr 50 años, PF 3=Tr 100 años, PF 4=Tr 200 años, EG PF = línea de energía, Crit PF = Flujo crítico, WS PF = Superficie del agua.

Figura 5. Se observa la ubicación de los gaviones sobre la margen derecha del río San Eugenio,

protegiendo las viviendas del barrio La Unión.




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El comportamiento del flujo ante diferentes periodos de retorno en el puente cerca al barrio Córdoba sobre la vía al barrio Pío XII se puede observar en la Figura 6. Se aprecia que para periodos de retorno altos se desborda y el flujo pasa por encima del puente, ya que la línea de energía coincide con la superficie del agua. En la Figura 7 se muestra una foto de la zona.

120 140 160 180 200

1668

1670

1672

1674

1676


River = San Eugenio Reach = Ppal RS = 3326.25 BR

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG PF 4

EG PF 3

WS PF 4

Crit PF 4

WS PF 3

Crit PF 3

EG PF 2

EG PF 1

Crit PF 2

WS PF 2

WS PF 1

Crit PF 1

Ground

Bank Sta

.05 .048 .05



Figura 7. Puente sobre la vía al barrio Pío XII, en el barrio Córdoba.




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La sección transversal del segundo puente sobre la vía a Pereira se puede observar en la Figura 8, en donde se aprecia que no existen problemas para evacuar el flujo.

120 140 160 180

1656

1658

1660

1662

1664

1666

1668

1670


River = San Eugenio Reach = Ppal RS = 2789.5 BR

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Le gend

EG PF 4

EG PF 3

EG PF 2

EG PF 1

WS PF 4

Crit PF 4

WS PF 3

Crit PF 3

WS PF 2

Crit PF 2

WS PF 1

Crit PF 1

Ground

Bank Sta

.05 .048 .05


PF 1=Tr 25 años, PF 2=Tr 50 años, PF 3=Tr 100 años, PF 4=Tr 200 años, EGPF = línea de energía, Crit PF = Flujo crítico, WSPF = Superficie del Agua.

Figura 9. Puente sobre la vía a Pereira.




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La presencia del segundo puente localizado sobre la vía a Pereira, hace que las obras de gaviones que se muestra en la Figura 11 funcionen únicamente para periodos de retorno bajos; en el caso de periodos de retorno mayores a 25 años, esta obra se ve desbordada haciendo que el flujo inunde la margen derecha del río, tal como se aprecia en la Figura 10 que muestra la sección 2939 m.

40 60 80 100 120 140 160 180

1662

1664

1666

1668


River = San Eugenio Reach = Ppal RS = 2939 K1+676.2

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Le gend

EG PF 4

WS PF 4

EG PF 3

WS PF 3

EG PF 2

WS PF 2

EG PF 1

WS PF 1

Crit PF 4

Crit PF 3

Crit PF 2

Crit PF 1

Ground

Levee

Bank Sta

.05 .048 .05

Figura 10. Resultados del modelo HEC-RAS en la sección 2939.

PF 1=Tr 25 años, PF 2=Tr 50 años, PF 3=Tr 100 años, PF 4=Tr 200 años, EGPF = línea de energía, Crit PF = Flujo crítico, WSPF = Nivel del flujo.

Figura 11. Gaviones aguas arriba del puente sobre la vía a Pereira. Zona de la plaza de ferias.




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En la zona del puente entre barrios La Estación y barrio La Hermosa que se muestra en la Figura 12, se tiene que los pilares son alcanzados para niveles de flujo con periodos de retorno mayores a 50 años. La rasante del puente se encuentra muy alta, por lo que interesa conocer qué sucede con sus pilares, sin embargo, estos pilares están empotrados en una estructura mayor tipo cajón, lo que hace que no se presenten problemas de socavación.

120 130 140 150 160 170 180

1650

1655

1660

1665


River = San Eugenio Reach = Ppal RS = 2380 BR

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Le gend

EG PF 4

EG PF 3

EG PF 2

EG PF 1

WS PF 4

Crit PF 4

WS PF 3

Crit PF 3

WS PF 2

Crit PF 2

WS PF 1

Crit PF 1

Ground

Bank Sta

.05 .048 .05



Figura 13. Estructura de soporte del puente entre barrios La Estación y La Hermosa.




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La sección 2145 m, en la Figura 14, muestra el comportamiento del flujo sobre el puente peatonal que se encuentra entre el barrio La Estación y el barrio La Hermosa. En este punto el río sobrepasa totalmente la rasante y alcanza a inundar parte de la margen derecha, margen donde se encuentra ubicado el barrio La Estación.

140 160 180 2001640

1642

1644

1646

1648

1650

1652

1654

Rio San Eugenio Plan: Plan 01 20/09/2006

RS = 2145 BR Puente peatonal entre Barrio la Es tación y barri o la Hermosa

Station (m)

Ele

vation (

m)

Legend

EG PF 4

EG PF 3

WS PF 4

EG PF 2

WS PF 3

EG PF 1

WS PF 2

WS PF 1

Crit PF 4

Crit PF 3

Crit PF 2

Crit PF 1

Ground

Bank Sta

.05 .048 .05


PF 1=Tr 25 años, PF 2=Tr 50 años, PF 3=Tr 100 años, PF 4=Tr 200 años, EGPF = línea de energía, Crit PF = Flujo crítico, WSPF = Superficie del Agua.

Figura 15. Puente peatonal en el barrio La Estación.




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Zonas de inundación. Con la ayuda de Arc-View, SIG (Sistema de Información Geografica) se digitalizó y se procedió a la elaboración de los mapas de inundación para los diferentes perfiles de flujo. Los resultados del análisis se presentan en forma de manchas de inundación correspondientes a los periodos de retorno de 25, 50, 100 y 200 años respectivamente, en los mapas 1 a 11.




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6. ANALISIS DE RESULTADOS

Las características geomorfológicas de la región muestran que se trata de un río de alta montaña con fuerte pendiente del cauce que circula por un estrecho valle que se amplía al llegar a Santa Rosa de Cabal. La margen izquierda de la zona estudiada es muy pendiente haciendo las veces de control geológico de la zona, la margen derecha presenta secciones más variables, también se evidencia la presencia de una sección en U, en donde, presumiblemente el cauce del río ha migrado de un lado del fondo del valle al otro a lo largo del tiempo, dejando grandes bolas de roca, sin embargo, la alta pendiente de la zona y el cauce rocoso hace que no se evidencien cambios del cauce en épocas recientes. Los resultados de modelo HEC-RAS corresponden a las principales características del flujo en cauces, entre las que se incluyen el nivel del flujo, la velocidad del flujo y el régimen de flujo, entre las principales variables a analizar.

Los resultados muestran que para periodos de retorno altos el puente localizado en la zona cerca al barrio Córdoba en la vía al barrio Pío XII es sobrepasado, por lo que debe tenerse especial cuidado en esta zona, ya que el remanso del flujo ocasionado por la presencia del puente y la sobreelevación del flujo debido al tránsito del agua por encima del puente, hacen que en esta zona se presenten problemas de inundación. También se debe tener en cuenta el puente peatonal en el sector del barrio La Estacion ya que es sobrepasado para todos los periodos de retorno. En cuanto a los otros puentes localizados en la zona, su presencia produce sobreelevación del flujo aguas arriba lo que obliga a prestar especial atención, pero en ambos casos el puente esta en capacidad de evacuar el flujo, incluso para periodos de retorno altos. En estos puentes es necesario tener en cuenta que se presenta una aceleración del flujo a la salida del mismo, lo que hace que las velocidades del flujo sean altas y ello obliga a hacer una revisión sobre la estabilidad y socavación de estas zonas localizadas aguas abajo de los puentes. En general, se observa un cauce rocoso, lo cual permite que las velocidades sean altas sin ocasionar problemas al cauce. Para todos los perfiles de flujo estudiados se puede decir que en general presentan altas velocidades en todo el tramo estudiado, lo cual se ve confirmado en campo por la presencia de grandes bolas de roca. El análisis de información hidrológica revela que no existe continuidad en la información de la estación Puente La Reina, estación operada por el IDEAM sobre el río San Eugenio y se considera necesario y muy importante volver a habilitar esta estación para continuar tomando datos, los cuales serán empleados en futuros estudios, que son necesarios para el análisis correcto del río en su tramo urbano.




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7. CONCLUSIONES

1.- En general se ha observado que el cauce del río es rocoso y que transporta material grueso; la

presencia de altas velocidades de flujo indica que existen problemas de socavación e inestabilidad de taludes en toda la zona urbana del cauce del río San Eugenio.

2.- El primer puente, referido en este informe como localizado en la zona del Barrio Córdoba, sobre la

vía al Barrio Pío XII, es sobrepasado por el flujo cuando se presentan caudales de períodos de retorno de 100 y 200 años. Para un caudal con período de retorno de 50 años el caudal está muy cerca del tablero inferior. Se genera así una condición crítica, teniendo en cuenta que además en esta zona aguas arriba del puente y muy cerca del cauce se encuentran construcciones y viviendas que serán afectadas por el desborde del río. Para caudales con períodos de retorno de 25 años y lógicamente inferiores, el flujo pasa por debajo del puente, sin que se presentes efectos indeseables.

3- En el segundo puente, localizado en el sector que conduce por la vía principal a la ciudad de Pereira,

el flujo generado por los caudales encontrados para los diferentes períodos de retorno (25, 50, 100 y 200 años) analizados, no sobrepasa el puente, pero las velocidades del flujo aguas abajo son altas y pueden ocasionar socavaciones laterales que afecten los taludes. En la zona aguas arriba del puente se presenta remanso que puede sobrepasar los gaviones que se encuentran en la margen derecha del cauce, comprometiendo las áreas habitadas actualmente. (Sector Plaza de Ferias Carrera 17).

4.- El tercer puente analizado se encuentra localizado entre los barrios La Estación y La Hermosa

(Antiguo puente del ferrocarril habilitado para vehículos) y allí el flujo para los diferentes períodos de retorno no afecta la estructura, pero se debe tener en cuenta que se presentan altas velocidades aguas abajo de la misma.

Los pilares que soportan la estructura de este puente son alcanzados para períodos de retorno mayores de 50 años. Aunque la rasante del puente se encuentra muy alta, interesaría conocer los efectos de socavación sobre los pilares, aunque de momento, por encontrarse empotrados en una estructura tipo cajón, no se evidencian problemas de socavación.

5.- El cuarto puente analizado corresponde a un puente peatonal localizado entre los barrios Estación y

La Hermosa. El resultado del análisis arroja que es sobrepasado por todos los caudales estudiados, lo que lo convierte en un punto crítico y de análisis obligatorio.

6.- Analizadas todas las secciones transversales tomadas en el estudio, existen resultados donde se

destacan algunos problemas a saber:

6.1- En la sección K4+615,2m, la inundación alcanza la margen derecha donde no existen zonas habitadas, pero es el asiento de personas dedicadas a la explotación de materiales de río. Esta sección se localiza en inmediaciones aguas arriba del barrio La Unión.

6.2- Los gaviones construidos en las secciones K4+115,2m y K3+815,2m, también ubicados en la

zona del barrio La Unión, protegen las viviendas ubicadas en la margen derecha, para los caudales estudiados.




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6.3- Los gaviones construidos en las secciones K3+009m y K2+939m, también ubicados en la zona

de la Plaza de Ferias sobre la carrera 17, protegen las viviendas ubicadas en la margen derecha solo para periodos de retorno muy bajos, ya que según el modelo la estructura es sobrepasada, inundando la zona, para los periodos de 50, 100 y 200 años.

6.4- Entre las secciones K2+178m y K2+145m se observa que el cauce actual para los diferentes

periodos de retorno analizados es insuficiente, comprometiendo la margen derecha donde tiene asiento el barrio La Estación. Esta anomalía se muestra gráficamente en los planos de las manchas de inundación. Entre estas secciones se encuentra el puente peatonal referido en el punto 5.

6.5- En las secciones: K1+847m y K1+537m, los caudales considerados inundan la margen

izquierda donde no se encuentran viviendas.

6.6- En la zona localizada entre las estaciones K3+068,5m y K3+128,5m, el modelo hidráulico no es capaz de calcular los niveles críticos, lo que sugiere que en este tramo se presenta un resalto hidráulico.

6.7- El caso anterior también es valido para el tramo comprendido entre las secciones K0+939m y

K1+059m.

6.8- Las zonas de inundación se presentan, adjuntas a este informe, en forma de “manchas” para cada uno de los eventos analizados. Estas manchas muestran el comportamiento del flujo y como tal son una de las más importantes conclusiones de este informe ya que delimitan zonas de riesgo.

7.- Con las altas velocidades que se presentan en diferentes tramos, como ya se indicó, debe prestarse

especial atención al proceso de socavación que se generaría, con efectos aun impredecibles.




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8. RECOMENDACIONES

1.- Todos los indicios presentes en el tramo urbano del río San Eugenio –grandes bolas de roca, zona urbanizada, altas velocidades de flujo y presencia de puentes- hacen necesario que la evaluación, análisis y toma de decisiones se realice con base en los caudales obtenidos para el período de retorno de 200 años.

2.- Se recomienda continuar con la SEGUNDA FASE DEL ESTUDIO, donde se realizarían las

siguientes actividades.

• Delimitar franjas de protección de acuerdo con el decreto ley 2811 de 1974.

• Localizar las viviendas afectadas por inundación directa o por la delimitación de las franjas de protección correspondiente.

• Revisar el inventario realizado por CARDER en el año 1992 y el diagnóstico realizado por

INGEOMINAS en el año 1999 (el cual aun no ha sido posible conocer), sobre las zonas sometidas a riesgo.

• Hacer un diagnóstico y evaluar las áreas sometidas a riesgo para determinar el número de

viviendas a ser localizadas (jerarquizando)

• Cuantificar y mapificar el número de viviendas en los asentamientos subnormales.

• Realizar un diagnóstico de los aspectos físicos de los asentamientos.

• Formular y presentar alternativas de solución del riesgo o su mitigación.

• Presentar un diagnóstico y un presupuesto aproximado de las obras de mitigación de los predios sometidos a riesgo mitigable.

• Caracterizar socio económicamente el área de estudio y organizar a la comunidad, garantizando

su participación y comprometiéndola en las soluciones.

• Garantizar recursos inmediatos para el establecimiento de una red de monitoreo hidrometeorológico para adquisición de datos históricos, y para prevención de desastres (estaciones telemétricas con monitoreo en tiempo real).

• Dadas las características de torrencialidad de nuestros ríos de montaña y las particulares

condiciones geológicas de nuestras cuencas andinas, valdría la pena considerar la posibilidad de realizar estudios especializados sobre flujos de lodos y flujos de escombros en la cuenca del río San Eugenio.

3.- Se recomienda, a su vez, realizar un monitoreo periódico del río, una vez se disponga de nueva

información hidroclimatológica y especialmente de caudales en el río San Eugenio. Se deben actualizar y revisar los valores de caudales máximos extraordinarios e, incluso, emplear las nuevas metodologías que surjan para los estudios hidrológicos e hidráulicos en cuencas de montaña.

4384 Resumen Ejecutivo Simulacion Hidraulica San Eugenio

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