TTULO GENERAL

Plan Maestro de Evacuacin y Drenaje de Aguas Lluvias de Constitucin

4. IDENTIFICACIN DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE4.1. Catastro y Capacidad Hidrulica de Esteros y Quebradas4.1.1. Caractersticas del Catastro de Esteros y Quebradas e Infraestructura AsociadaPara la realizacin de este catastro se distinguir entre aquellos esteros que en la actualidad se usan como cauces conductores de aguas lluvias, y aquellos que en la situacin de crecimiento futuro proyectado de la zona urbana podran ser utilizables en esa condicin. El listado de estos esteros se presenta en el Cuadro 4.1.1-1, y su ubicacin general en la Figura 4.1.1-1. Cuadro 4.1.1-1

Esteros a considerar en el rea en estudioEsteroUso Actual

En Aguas LluviaCanalizacin

El CarbnEn usoSi

MapochitoEn usoSi

Las nimas o El DiqueEn usoNo

QuivolgoSin usoNo

Fuente: Elaboracin PropiaDe los esteros en uso, slo los dos primeros se encuentran canalizados y/o entubados en su tramo urbano. Es necesario indicar que el estero El Carbn tambin es conocido como Los Molinos o Quebrada El peral en su tramo alto, o La Poza en su desembocadura. Para cada uno de estos esteros se realiz un levantamiento topogrfico que incluy los siguientes elementos:

1. Caracterizacin de los tramos entubados y canalizados, identificando los atraviesos y alcantarillas, sedimentadores, tranques, interferencias por otra infraestructura, y otros que sean limitantes o que incida en la capacidad de conduccin 2. Caracterizacin de la seccin del estero considerando la definicin de secciones representativas. Para las interferencias importantes, tales como atraviesos de caminos, calles, cambios de direccin del flujo, se consider la toma de perfiles aguas arriba y abajo de la singularidad adems de la singularidad propiamente tal.Figuras 4.1.1-1

ubicacin general de esteros

Fuente: Elaboracin Propia3. Caracterizacin de la pendiente del lecho, para lo que se considera medir al menos cotas de fondo cada 25 m

4. Catastro de los sumideros que descarguen directamente a los esteros sin importar la distancia que estos sumideros se ubiquen con respecto al estero. La ubicacin de estos sumideros se indica solamente en este catastro. Las caractersticas de los sumideros se incluyen en el catastro de sumideros Para el caso de los esteros Las nimas y Quivolgo, que en la actualidad no se encuentran canalizados, se propuso un trabajo similar al anterior:1. Identificacin de los atraviesos, interferencias por otra infraestructura, y otros que sean limitantes o inciden en la capacidad de conduccin, tanto para los cursos existentes, como para las obras a proponer

2. Caracterizacin de la seccin del estero considerando la definicin de secciones representativas. Para las interferencias importantes, tales como atraviesos de caminos, calles, cambios de direccin del flujo, se considera la toma de perfiles aguas arriba y abajo de la singularidad adems de la singularidad propiamente tal

3. Caracterizacin de la pendiente del lecho, para lo que se considera medir al menos perfiles transversales cada 25 m

La longitud catastrada asciende a 11,95 km, la que se divide de acuerdo a lo presentado en el Cuadro 4.1.1-2.

Cuadro 4.1.1-2

Longitud esteros a catastrarEsteroLongitud

(km)

El Carbn4,11

Mapochito2,03

Las nimas o El Dique1,61

Quivolgo4,20

Total11,95

Fuente: Elaboracin PropiaEs importante destacar que en el estero Mapochito existe un tramo entubado de 390 m que parte en las inmediaciones de la calle Rozas y termina en la desembocadura en el ro Maule a la altura de la calle Infante. Debido a esta caracterstica se catastra slo su entrada y salida, recorrindose su interior, en la medida de lo posible, con el fin de verificar la existencia de obstrucciones y/o atraviesos que disminuyan la capacidad de evacuacin.4.1.2. Resultados del Catastro de Esteros y Quebradas e Infraestructura AsociadaEn lo que respecta al catastro de los esteros se tienen completados los siguientes trabajos:

Poligonales: Se definieron, nivelaron y asign cotas y coordenadas a las poligonales asociadas a los esteros El Carbn, Mapochito, y Las nimas. Las coordenadas de estas poligonales se presentan en el Documento de Trabajo 4-1 (DT 4-1) que se adjunta en forma electrnica. Las nivelaciones realizadas, se presentan en el Documento de Trabajo 4-2 (DT 4-2) que tambin se adjunta en forma electrnica.

Levantamientos: Se presenta el levantamiento de los esteros El Carbn, Mapochito, y Las nimas.

Planos: Se entregan en los Planos 2 a 4 los resultados para el estero El Carbn, en los Planos 5 y 6, los resultados para el estero Mapochito, y en el plano 7 para el estero Las nimas4.1.2.1. Evaluacin de la Capacidad de las QuebradasPara conocer la capacidad mxima de caudal de los principales esteros se procedi mediante la siguiente metodologa:

Transformar la topografa de los esteros a secciones para el modelo HEC-RAS, las que se muestran en forma electrnica. La informacin topogrfica se proces mediante el software HEC-GeoRAS, que permite el traspaso de informacin entre proyectos Arc-GIS a HEC-RAS. En HEC-GeoRAS se escogieron los perfiles que describieran de mejor manera la capacidad de conduccin de cada estero. Asociar una rugosidad base a los distintos cauces bajo los supuestos: condicin desfavorable o actual, condicin de mantencin media y condicin ptima de mantencin. Para esto se utilizaron fotografas obtenidas en terreno y se asociaron un coeficiente de rugosidad segn los propuestos en el libro Hidrulica de Canales Abiertos, V. T. Chow. Para la condicin actual se determin que el valor representativo del coeficiente de Manning es 0,045. Por otra parte, se estim que en una situacin ptima el coeficiente podra reducirse a 0,030. Por ltimo, se analiz una situacin intermedia, con un coeficiente igual a 0,035. Verificar para distintos caudales hasta donde los esteros son capaces de conducir sin generar problemas para la condicin actual, media y ptima. Como resultado de la modelacin en HEC-RAS en el Cuadro 4.1.2.1-1 se muestran los caudales mximos determinados para cada estero, indicando la ubicacin de la seccin en que se observa esta condicin. La condicin que se consider aguas abajo para todos los esteros, en la junta con el ro Maule, corresponde a la condicin de altura normal, que equivale a no tomar en cuenta la existencia del ro, ya que su efecto disminuye an ms la capacidad de porteo de los esteros. Esto debido a que la mayora de los esteros desembocan casi en forma perpendicular con el Ro Maule, por lo que la funcin hidrulica u la Momenta del ro es muy superior a la de los esteros. En todo caso debe hacerse notar que para el estero El Carbn, el efecto del ro es mnimo, ya que en la desembocadura el estero es relativamente paralela al ro, por lo que la Momenta del ro y el estero son aditivos. Para fines de ubicacin, se presenta en las Figuras 4.1.2.1-1 a 4.1.2.1-3, la sectorizacin utilizada, junto a la ubicacin de los sectores crticos, para los esteros El Carbn, Mapochito, y Las nimas, respectivamente.Cuadro 4.1.2.1-1

Capacidad Mxima asociada a puntos crticos en cada estero

(m3/s)

EsteroSector CrticoQptimoQmedioQdesfavorable

El Carbn- El MolinoCruce de Calle Chacarilla con dos tubos de hormign de dimetro 1 m2,602,502,40

El Carbn- La PozaParte Alta Estero El Carbn, 550 m aguas arriba con junta Estero El Carbn- El Molino6,606,005,30

El Carbn- Bajoa-Aproximadamente a 45m aguas arriba de cruce con Avda. Enrique Donn-Sector Aguas arriba (10 m aprox.) con calle Freire1,501,401,20

Mapochito-

Superior 1Antes de entrar al cajn de descarga que cruza la calle Las Encinas y descarga hacia la calle Maule150,00130,00125,00

Mapochito-

Superior 2Sector cercano a la Junta entre calle Loncomilla y calle Maule3,103,002,90

Mapochito-

InferiorEstero Mapochito 120 m aguas abajo del cruce de Quinta Gaete con Los Robles3,603,503,40

Las Animas-170 m aguas arriba de la junta del estero Las nimas-1 con Estero Las Animas-41,501,300,86

Las Animas-290 m aguas arriba de la junta del Estero Las Animas-2 con Estero Las Animas-4 11,4011,3011,20

Las Animas-3Entrada alcantarilla dimetro 1 m, bajo cruce con calle Centinela1,381,351,30

Las Animas-4164 m aguas arriba de junta del Estero Las Animas-4 con Estero Las Animas-55,105,004,95

Las Animas-5Entrada obra de arte localizada bajo interseccin Estero Las Animas-5 con Avda. El Dique4,104,054,00

Fuente: Elaboracin Propia

A continuacin se presentan las figuras de los perfiles crticos de falla para cada Estero:

Estero El Carbn: Figuras 4.1.2.1-4 a 4.1.2.1-6

Estero Mapochito: Figuras 4.1.2.1-7 a 4.1.2.1-9 Estero Las nimas: Figuras 4.1.2.1-10 a 4.1.2.1-14

Figuras 4.1.2.1-1

Sectorizacin y ubicacin sectores crticos estero el carbn

Fuente: Elaboracin Propia

Figuras 4.1.2.1-2Sectorizacin y ubicacin sectores crticos estero mapochito

Fuente: Elaboracin Propia

Figuras 4.1.2.1-3Sectorizacin y ubicacin sectores crticos estero las nimas

Fuente: Elaboracin PropiaFigura 4.1.2.1-4Perfil Crtico Estero el Carbn Sector El Molino

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-5Perfil Crtico Estero El Carbn Sector La Poza

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-6Perfil Crtico Estero el Carbn Sector Bajo

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-7Perfil Crtico Estero Mapochito Sector Alto 1

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-8Perfil CRTICO Estero Mapochito Sector Alto 2

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-9Perfil Crtico Estero Mapochito Sector Bajo

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-10Perfil CRTICO Estero Las Animas-1

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-11Perfil Crtico Estero Las Animas-2

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-12Perfil CRTICO Estero Las Animas-3

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-13Perfil CRTICO Estero Las Animas-4

Fuente: Elaboracin Propia

Figura 4.1.2.1-14Perfil CRTICO Estero Las Animas-5

Fuente: Elaboracin Propia

En el caso del estero el Carbn, sector Molino, se observa que la falla est dada por una obra de arte, en el cruce de la calle Chacarilla en la parte alta. Por otra parte, en el caso del estero Carbn, sector La Poza, la falla se encuentra localizada en la parte alta del estero, producto de la baja profundidad de las laderas en dicho sector. Por ltimo, para el sector del Carbn Bajo, se presentan dos fallas para los escenarios analizados, ambas ubicadas a poca distancia aguas arribas de cruces de calles con el estero El Carbn, limitando la capacidad del estero en 1,2 m3/s para el caso ms desfavorable. Debe hacerse notar que este sector es el que en definitiva limita la capacidad de porteo del estero.Segn los resultados obtenidos se observa que en el Estero el Mapochito a pesar que existe un brazo con alta capacidad de conduccin 130 m3/s, se ve limitado por la parte inferior 3,5m3/s. La falla en este estero ocurre debido a una zona con baja profundidad de laderas y poca pendiente. En la parte alta se ve limitado por los perfiles que existen antes de la entrada al cajn de conduccin con el brazo principal del estero Mapochito. En la zona del cajn, la capacidad del estero se ve afectada por las condiciones existentes en el ro.Finalmente, para el Estero Las Animas, las fallas en los brazos Las Animas 1, 2 y 4 se producen principalmente por estar los perfilamientos del estero a una baja altura en sus laderas, mientras que las fallas en los brazos Las Animas 3 y 5, se producen por limitaciones en capacidad, a la entrada de las obras de arte situadas en los cruces de dichos esteros con la calle Centinela y Avda. El Dique respectivamente.4.2. Catastro y Capacidad Hidrulica de Redes de Aguas Lluvias Existentes4.2.1. Caractersticas del Catastro de Infraestructura de Aguas Lluvias Existente

En lo que respecta a informacin especfica de este tipo de infraestructura, debe indicarse que no se dispone de planos de ingeniera o proyectos, y que la informacin disponible se identific en una visita a terreno, en la que se identificaron sistemas de evacuacin de aguas lluvias, consistentes en canaletas rectangulares o trapeciales, cuya ubicacin general se presenta en la Figura 4.1.1-1. Es necesario indicar que estas canaletas slo conducen el agua en cortos tramos, sin ser un sistema adecuado de conduccin de las aguas lluvia. 4.2.2. Resultados del Catastro de Infraestructura de Aguas Lluvias Existente

La ubicacin de la infraestructura catastrada se presenta en los Planos 24 a 34. En total se presentan 10 canaletas de desage cuyas caractersticas principales se presentan en el Cuadro4.2.2-1.Se procedi a realizar el anlisis de capacidad para las canaletas anteriores mediante el uso del software HEc-RAS (los que se presentan en el documento interno de trabajo DT 4-3, asumiendo que se tienen condiciones normales aguas abajo. Para el coeficiente de Manning, se asumieron las mismas consideraciones usadas para el anlisis de capacidad mxima en los esteros. Como resultado de este anlisis en el Cuadro 4.1.2.1-2 se presentan los resultados obtenidos. Es necesario indicar que en cuatro de las canaletas el escurrimiento es crtico, lo que muestra que su capacidad no depende del coeficiente de Manning, dada la alta pendiente de los sistemas. Otro punto a hacer notar, es la baja capacidad de conduccin de estas canaletas, la que en la mayor parte de los casos, es inferior a 100 L/s para la situacin actual.

Cuadro4.2.2-1

Caractersticas canaletas de desage

CanaletaSeccinLongitud

(m)Pendiente Media

EgaaRectangular205,00,0046

Infante 1Rectangular106,60,0041

Infante 2Rectangular212,80,0067

Infante 3Rectangular/Trapecial96,40,1639

El DiqueRectangular/Trapecial52,00,0296

CentinelaTrapecial295,00,0543

P. AylwinTrapecial178,100,0645

CentinelaTrapecial189,800,0388

PrietoTrapecial68,30,1447

ChacarillasTrapecial271,30,0653

Fuente: Elaboracin Propia

Cuadro 4.2.2.-2Capacidad Mxima asociada a puntos crticos de cada canaleta(m3/s)CanaletaPerfil Crtico(kilometraje)QptimoQmedioQdesfavorable

Egaa0,1650,0680,0580,045

Infante 10,0890,1250,1050,082

Infante 20,1100,0730,0630,049

Infante 30,0670,2580,2580,258

El Dique0,0250,0270,0230,018

Centinela0,1140,2100,2100,210

P. Aylwin0,0000,2120,2120,212

Prieto 10,1900,0540,0480,038

Prieto 20,0682,6582,6582,658

Chacarillas0,0000,4640,4640,464

Fuente: Elaboracin Propia4.2.3. Caractersticas Catastro de Cmaras, Sumideros y DescargasEn forma paralela al catastro de infraestructura, se realiza un catastro de cmaras y sumideros.

De acuerdo a los TR, en el centro urbano o casco antiguo de la ciudad existe una red unitaria de colectores. Sin embargo, de acuerdo a lo informado por el Director de Obras de la municipalidad y por el encargado de redes de la empresa sanitaria Aguas Nuevo Sur, en la ciudad no existen colectores unitarios. No obstante lo anterior, se determin que el nmero de cmaras existentes en esa zona de la ciudad vara entre 240-250 cmaras. Ahora bien, se plantea catastrar slo las cmaras existentes en aquellas esquinas o calles donde el reconocimiento del terreno nos muestra que hay sumideros. De esta manera, a priori se estim un nmero no mayor a 50 cmaras a catastrar, valor que se duplic luego del proceso de catastro, en total se catastraron 138 cmaras y/o descargas. Estas cmaras se catastran exteriormente tomando la cota del anillo y desde su interior tomando cotas de entrada y salida de los tubos, al igual que sus conexiones a sumideros u otros. En cada tramo catastrado entre cmaras, se mide el dimetro o seccin del ducto, la longitud y el desnivel, para calcular la pendiente del tramo. Adicionalmente, se realiza una nivelacin de las cotas de las cmaras la que permite lograr una precisin de 0,3%. Posteriormente se catastraron todos los sumideros existentes en el rea de estudio, ya sea que descarguen a cmaras o directamente a redes de aguas lluvias separadas, unitarias o aguas servidas, canales, ros, o pozos absorbentes, los cuales se indican en las planchetas respectivas. Se entrega una hoja de registro de terreno de dicha actividad.Para el catastro de los sumideros se consider el tipo (tamao-rejilla-capacidad), ubicacin en planta, conexin (a cmara decantadora, directo a cmara o colector) y estado de funcionamiento (embanque, destruido, etc.). Se tom la profundidad y dimetro de salida de la conexin. Se indican caractersticas de la cmara de decantacin y posibilidades de limpieza del sumidero, as como la calidad de su funcionamiento como receptor de aguas lluvias (depresin del sumidero con respecto a la calle y ubicacin adecuada, etc.)

4.2.4. Resultados del Catastro de Cmaras, Sumideros y DescargasEn primer lugar debe hacerse notar que la estimacin inicial de sumideros y cmaras fue menor a lo finalmente obtenido en terreno. En total se catastraron 320 sumideros, 117 cmaras, y 21 descargas. Las hojas de catastro se presentan en los Documentos de Trabajo 4-4, para los sumideros, cmaras, y descargas, respectivamente. La ubicacin de esta infraestructura se presenta en los Planos 24 a 34.4.3. Catastro y Capacidad Hidrulica de Canales con Influencia de Aguas LluviasEn la zona en estudio no existen canales que se usen como recolectores de aguas lluvias. Esto es porque los pequeos canales existentes se ubican en la zona del estero Quivolgo y son de uso exclusivo para riego. Adems, esta zona en la actualidad est siendo evaluada como expansin urbana por el Plan Regulador Comunal an en discusin, por lo que estos canales no se les considera para el manejo de las aguas lluvias.4.4. Influencia Martima en la Descarga de Cauces NaturalesCon los resultados del anlisis del eje hidrulico en el ro Maule se evalu la influencia del mar en la descarga. Esto se hace determinando la cota del ro para diferentes perodos de retorno en los puntos de descarga de los esteros. En el Cuadro 4.4-1 se muestran los perfiles ms cercanos a la descarga desde los esteros.

Cuadro 4.4-1

Ubicacin esteros y perfiles

EsteroPerfil

El Carbn3

Mapochito5

Las nimas6

Quivolgo2 y 3

Fuente: Elaboracin PropiaCon la informacin anterior se confeccion el Cuadro 4.4-2 que muestra los niveles en el ro a ser considerados como condicin de borde para la modelacin de las entregas.

Cuadro 4.4-2alturas del ro en ubicacin descarga esteros(T en aos, h en metros)Estero25102550100

El Carbn0,901,672,293,193,814,37

Mapochito1,272,343,043,984,625,19

Las nimas1,592,823,544,475,085,63

Quivolgo0,761,311,772,483,013,51

Fuente: Elaboracin Propia4.5. Otras Infraestructuras Existentes de Vialidad UrbanaA la fecha se ha producido slo una lluvia de importancia, el da 12 de mayo de 2009. Esta lluvia registr un total de 29 mm en la estacin Maule en Forel, con el grueso de la precipitacin ocurriendo entre las 2:00 AM y 16:00 PM. En Constitucin el fenmeno se registr entre las 6:00 AM y las 15:00 PM, caracterizndose como de leve intensidad en relacin a eventos anteriores. Durante esta lluvia se detectaron problemas en la calle Blanco entre Cruz y Montt, Pinto con Bulnes (problema recurrente), Rosas entre Bulnes y Blanco (problema recurrente). Mayores detalles se presentan en el Anexo 4-1, donde se presenta el informe de los das de lluvia.En trminos generales las vas preferentes en donde converge el escurrimiento desde las zonas altas y cntricas de la ciudad corresponden a las calles que llegan en forma perpendicular al ro Maule. Estas son:

Calle Prieto.

Calle Montt

Calle Vial

Calle Egaa

Calle Infante

Calles Patricio Aylwin y Rosas

Tramos altos calles Montt y Cruz

Algunas de estas calles poseen precarios sistemas de evacuacin de aguas lluvias por medio de canaletas rectangulares o trapeciales, tal como ocurre en las calles Egaa, Infante y Aylwin, y que fue descrito anteriormente, pero en su mayora el agua es conducida por la misma calle hasta el cruce con la calle Echeverra a orillas del ro Maule.

Como caracterstica comn se puede mencionar la alta pendiente que poseen desde los cerros (calles Santa Mara y Balmaceda) hasta la Calle Oederra. En algunos casos este tramo no se encuentra pavimentado y presenta algunas entubaciones rsticas, las que se encuentran destruidas en algunos tramos. Luego de la calle Oederra la pendiente baja abruptamente hasta llegar a la calle Echeverra. Una vista panormica de las calles Vial y Egaa se presenta en la Figura 4.5-1, donde se aprecia claramente las secciones de la calle con pendiente y ms planas en la parte baja. Otra caracterstica comn es ausencia de bombeos, por lo cual toda la calzada se inunda uniformemente al momento de la precipitacin

Figura 4.5-1

Vista Panormica Calles Vial y Egaa

Fuente: Elaboracin Propia

El hecho de que sean las mismas calles las principales evacuadoras de las aguas lluvias, adems de los esteros existentes, se evidencia por la presencia de obras que buscan minimizar el impacto en los peatones en los eventos de lluvia, tal como es el caso de la elevacin de veredas en las partes bajas de las calles. Un ejemplo es la calle Montt que se muestra en la Figura 4.5-2.

Figura 4.5-2

Elevacin de Veredas Calle Montt

Fuente: Elaboracin PropiaVial

Egaa

LUIS ARRAU DEL CANTO

Consultores en Ingeniera Hidrulica y de RiegoCaptulo 4-20