optimización del modelo hidrodinámico y generacion de mapas de inundacion del rio cauca

b%

(X

(X

(X

(X

(X

Mulal

La Torre

San Marcos

Puerto Isaacs

Paso la Torre

Zanjn Rozo

Ro Guachal

Ro Arroyohondo

Ro Yum

bo

Zanjn Mirrinao

Quebrada Bermejal

a

Quebrada La RafaelaZanjn Poma

Ro Palmira

YUMBO

E I D E N A R

UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA DE RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTE

Santiago de Cali, Mayo de 2007

VOLUMEN XIV

CORPORACIN AUTONMA REGIONAL DEL VALLE DEL CAUCA

CARACTERIZACIN Y MODELACIN MATEMTICA DEL RO CAUCA - PMC FASE III

Convenio Interadministrativo 029 de Junio 14 de 2005

OPTIMIZACIN DEL MODELO HIDRODINMICO Y GENERACIN DE MAPAS DE INUNDACIN

DEL RO CAUCA TRAMO YUMBO TORO

CORPORACIN AUTNOMA REGIONAL DEL VALLE DEL CAUCA SUBDIRECCIN DE CONOCIMIENTO AMBIENTAL TERRITORIAL

Convenio Interadministrativo 029 de Julio 8 de 2005 entre la CVC y la Universidad del Valle

PROYECTO DE MODELACIN DEL RO CAUCA PMC FASE III

OPTIMIZACIN DEL MODELO HIDRODINMICO Y GENERACIN DE MAPAS DE INUNDACIN

TRAMO YUMBO TORO

VOLUMEN XIV

UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA

DE RECURSOS NATURALES Y DEL AMBIENTE

Santiago de Cali, Mayo de 2007

El presente documento fue realizado en desarrollo del Proyecto de Modelacin del Ro Cauca, Proyecto PMC Fase III, dentro del Convenio Interadministrativo 029 de julio 8 de 2005 suscrito entre la Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca CVC y la Universidad del Valle. Este informe fue elaborado por la Escuela de Ingeniera de Recursos Naturales y del Ambiente EIDENAR de la Facultad de Ingeniera de la Universidad del Valle. Participaron en el desarrollo del informe los siguientes profesionales: Ing. Carlos Alberto Ramrez Callejas Director del Proyecto Ing. Jos Luis Garca Vlez Subdirector del Proyecto Ing. Ricardo Andrs Bocanegra Vinasco Ingeniero del Grupo de Hidrodinmica Ing. Juan Carlos Loaiza Quintero Ingeniero del Grupo de Hidrodinmica Personal Auxiliar: Participaron durante la elaboracin del presente informe los siguientes estudiantes de ltimos semestres de Ingeniera: Gustavo Adolfo Vlez ngela Cabal Valencia Debe destacarse la colaboracin de los profesionales y tcnicos de la CVC quienes participaron durante el desarrollo del mismo, desde el suministro de informacin hasta la revisin y ajuste del informe final. El Comit de Seguimiento de CVC estuvo integrado principalmente por: Ing. Mara Clemencia Sandoval Garca Coordinadora General Ing. Omar Azcntar Rosales Asesor Tcnico Ing. Guillermo Medina Morales Asesor Tcnico Ing. Hctor Fabio Aristizbal Rodrguez Asesor Tcnico Ing. Jos Antonio Sierra Clemente Asesor Tcnico Ing. Amparo Duque lvarez Asesor Tcnico Ing. Luisa Marina Baena lvarez Asesor Tcnico Ing. Mary Loly Bastidas Alzate Asesor Tcnico

Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Tabla de Contenido

Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca - CVC Universidad del Valle

TABLA DE CONTENIDO

Pg.

1 INTRODUCCION 1.1 2 ANTECEDENTES 2.1 2.1 Modelacin Hidrodinmica y Modelo Digital de Elevaciones 2.1 2.2 Medidas para el Control de Inundaciones 2.2 3 OPTIMIZACIN DE LOS MODELOS HIDRODINMICOY DIGITAL

DE ELEVACIONES DE TERRENO 3.1 3.1 Optimizacin del Modelo Hidrodinmico 3.1 3.1.1 Seleccin de Fronteras 3.2 3.1.1.1 Frontera Aguas Arriba 3.2 3.1.1.2 Fronteras Internas 3.2 3.1.1.3 Frontera Aguas Abajo 3.3 3.1.2 Construccin de la Red de Modelacin 3.3 3.1.2.1 Canal Principal 3.3 3.1.2.2 Planicie de Inundacin 3.8

3.1.3 Definicin de la Malla Computacional 3.9 3.1.4 Seleccin del Perodo a Modelar 3.9 3.1.5 Calibracin 3.11

3.2 Modelo Digital de Elevaciones de Terreno (DEM) 3.15 3.2.1 Informacin Disponible 3.15 3.2.1.1 Cartografa General del Ro Cauca 3.16

3.2.1.2 Topografa de la Llanura de Inundacin 3.16 3.2.1.3 Levantamiento Topogrfico de Ejes de Diques Marginales 3.17 3.2.1.4 Batimetras detalladas del Ro Cauca 3.17 3.2.2 Procesamiento de la Informacin 3.17 3.2.3 Definicin de la Grilla 3.20 3.2.4 Generacin de los Modelos Digitales de Elevacin 3.20

3.3 Mapas de Inundacin de la Creciente de Febrero Marzo de 1999 3.22 3.3.1 Informacin Necesaria para la Generacin de los Mapas de Inundacin 3.22 3.3.2 Rutinas de Interpolacin del MIKE 11 GIS 3.23 3.3.3 Generacin de Mapas de Inundacin 3.23

4 CARTOGRAFIA DE RIESGO DE INUNDACIN 4.1 4.1 Consideraciones Generales sobre las Inundaciones 4.1 4.2 Medidas para el Control y el manejo de Inundaciones 4.2

4.2.1 Medidas Estructurales 4.3 4.2.2 Medidas No Estructurales 4.3

4.3 Mapas de Riesgo de Inundacin 4.4

Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Tabla de Contenido


4.3.1 Clasificacin del Riesgo en Planicies de Inundacin 4.6 4.3.2 Metodologas Existentes para la Generacin de los Mapas de Riesgo 4.6 4.3.2.1 Metodologa Establecida por la Directriz Bsica de Planificacin

de Proteccin Civil ante el Riesgo de Inundaciones en Espaa 4.7 4.3.2.2 Metodologa adoptada por la Agencia Catalana del Agua 4.8

4.3.2.3 Metodologa planteada por el Plan de Accin Territorial de carcter sectorial sobre prevencin del Riesgo de Inundacin en la Valenciana (PATRICOVA) 4.9

4.3.2.4 Metodologa propuesta en el Plan Medioambiental del Ebro y Tramo Bajo del Cinca 4.10

4.3.3 Seleccin de la Metodologa a Implementar para la Generacin de Mapas de Inundacin en la Llanura Aluvial del Ro Cauca 4.12

4.3.4 Mapas de Inundacin para Crecientes con Perodos de Retorno de 10, 25, 100 y 500 aos 4.12

4.3.4.1 Determinacin de Caudales Extremos 4.13 4.3.4.2 Modelacin Hidrodinmica y Generacin de Mapas de Inundacin 4.14 4.3.5 Generacin de la Cartografa de Riesgo de Inundacin 4.18 4.3.6 Limitaciones de la Cartografa de Riesgo de Inundacin 4.18 4.3.7 Aplicaciones y Utilidad de la Cartografa de Riesgo de Inundacin 4.21

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1

5.1 Conclusiones 5.1 5.1.1 Optimizacin de los Modelos Hidrodinmico y Digital de

Elevaciones de Terreno 5.1 5.1.2 Cartografa de Riesgo de Inundacin 5.3

5.2 Recomendaciones 5.4 BIBLIOGRAFIA

Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Listado de Figuras


LISTADO DE FIGURAS

CAPITULO 3

Figura No. TITULO

3.1

TIPOS DE FRONTERA Y ESQUEMATIZACIONES UTILIZADAS EN LA MODELACIN

3.2

CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO Estacin: La Bolsa Perodo: Octubre Diciembre 1998

3.3 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO Estacin: Hormiguero Perodo: Octubre Diciembre 1998

3.4 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO Estacin: Juanchito Perodo: Octubre Diciembre 1998

3.5 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO Estacin: Mediacanoa Perodo: Octubre Diciembre 1998

3.6 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO Estacin: Guayabal Perodo: Octubre Diciembre 1998

3.7 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO Estacin: La Victoria Perodo: Octubre Diciembre 1998

3.8 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO Estacin: Anacaro Perodo: Octubre Diciembre 1998

3.9 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO - PLANICIES DE INUNDACION Estacin: La Bolsa Perodo: Enero Marzo 1999

3.10 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO - PLANICIES DE INUNDACION Estacin: Hormiguero Perodo: Enero Marzo 1999

3.11 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO - PLANICIES DE INUNDACION Estacin: Juanchito Perodo: Enero Marzo 1999



Figura No. TITULO

3.12 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO - PLANICIES DE INUNDACION Estacin: Mediacanoa Perodo: Enero Marzo 1999

3.13 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO - PLANICIES DE INUNDACION Estacin: Guayabal Perodo: Enero Marzo 1999

3.14 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO - PLANICIES DE INUNDACION Estacin: La Victoria Perodo: Enero Marzo 1999

3.15 CALIBRACION DEL MODELO HIDRODINAMICO - PLANICIES DE INUNDACION Estacin: Anacaro Perodo: Enero Marzo 1999

3.16 MODELO DIGITAL DE ELEVACION DEL TERRENO Tramo K106+000 - K149+000











CAPITULO 4

Figura No. TITULO

4.1

CLASIFICACIN DE LAS ZONAS DE INUNDACIN DE ACUERDO CON LA AGENCIA CATALANA DEL AGUA

4.2

ZONA DE INTENSO DESAGE DEFINIDA POR LA AGENCIA CATALANA DEL AGUA

4.3

MODELACION HIDRODINAMICA DE DIFERENTES CRECIENTES EN EL RIO CAUCA Estacin: La Bolsa

4.4

MODELACION HIDRODINAMICA DE DIFERENTES CRECIENTES EN EL RIO CAUCA Estacin: Hormiguero

4.5

MODELACION HIDRODINAMICA DE DIFERENTES CRECIENTES EN EL RIO CAUCA Estacin: Juanchito

4.6

MODELACION HIDRODINAMICA DE DIFERENTES CRECIENTES EN EL RIO CAUCA Estacin: Mediacanoa

4.7 MODELACION HIDRODINAMICA DE DIFERENTES CRECIENTES EN EL RIO CAUCA Estacin: Guayabal

4.8

MODELACION HIDRODINAMICA DE DIFERENTES CRECIENTES EN EL RIO CAUCA Estacin: La Victoria

4.9

MODELACION HIDRODINAMICA DE DIFERENTES CRECIENTES EN EL RIO CAUCA Estacin: Anacaro

Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Listado de Cuadros


LISTADO DE CUADROS

CAPITULO 3

Cuadro No. TITULO

3.1 FRONTERAS DEFINIDAS EN LA MODELACIN TRAMO LA BALSA LA VIRGINIA

3.2 ROS TRIBUTARIOS DEL RO CAUCA MODELADOS COMO BRAZOS LATERALES

3.3

FACTORES DE RUGOSIDAD Y NIVELES DE INTERFASE DEL CAUCE DEL RO CAUCA ADOPTADOS AL INICIO DE LA CALIBRACIN DEL MODELO

3.4

FACTORES DE RUGOSIDAD Y NIVELES DE INTERFASE DEL CAUCE DEL RO CAUCA DEFINIDOS DURANTE LA CALIBRACIN DEL MODELO HIDRODINMICO

3.5 FACTORES DE RESISTENCIA DEFINIDOS EN LOS SECTORES PRXIMOS A LAS ESTACIONES HIDROMTRICAS

3.6

RELACIN DE LOS DOCUMENTOS UTILIZADOS COMO FUENTE DE INFORMACIN PARA LA CONSTRUCCIN DE LOS MODELOS DIGITALES DE ELEVACIN, DEM

3.7

CARACTERSTICAS DE LOS MODELOS DIGITALES DE ELEVACIONES DEL RO CAUCA EN EL TRAMO SALVAJINA LA VIRGINIA

Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Listado de Cuadros


CAPITULO 4

Cuadro No. TITULO

4.1 DESCRIPCIN DE LOS PRINCIPALES TIPOS DE OBRAS ESTRUCTURALES

4.2 NIVELES DE RIESGO DEFINIDOS EN LA METODOLOGA DEL PATRICOVA

4.3

NIVEL DEL RIESGO DE ACUERDO CON EL PROCEDIMIENTO SIMPLIFICADO DEL PLAN MEDIOAMBIENTAL DEL EBRO Y TRAMO BAJO DEL CINCA

4.4

CAUDALES MXIMOS CORRESPONDIENTES A EVENTOS CON DIFERENTES PERODOS DE RETORNO EN EL RO CAUCA Y SUS PRINCIPALES TRIBUTARIOS

4.5 CAUDALES INTRODUCIDOS EN LAS FRONTERAS DEL MODELO HIDRODINMICO PARA GENERACIN DE MAPAS DE INUNDACIN

4.6 EXTENSIN DE REAS INUNDADAS DEBIDO A CRECIENTES CON DIFERENTES PERODOS DE RETORNO

4.7 REAS SOMETIDAS A LOS NIVELES DE RIESGO ESTABLECIDOS

Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Listado de Planos


LISTADO DE PLANOS

CAPITULO 3

Plano No. TITULO

3.1

MAPA DE INUNDACION GENERADA POR LA CRECIENTE DE FEBRERO MARZO DE 1999 Tramo: Yumbo Tulu

3.2

MAPA DE INUNDACION GENERADA POR LA CRECIENTE DE FEBRERO MARZO DE 1999 Tramo: Tulu Toro

CAPITULO 4

Plano No. TITULO

4.1

MAPA DE INUNDACION GENERADA POR LA CRECIENTE CON PERIODO DE RETORNO DE 10 AOS Tramo: Yumbo Tulu

4.2

MAPA DE INUNDACION GENERADA POR LA CRECIENTE CON PERIODO DE RETORNO DE 10 AOS Tramo: Tulu Toro

4.3 MAPA DE INUNDACION GENERADA POR LA CRECIENTE CON PERIODO DE RETORNO DE 25 AOS Tramo: Yumbo Tulu

4.4 MAPA DE INUNDACION GENERADA POR LA CRECIENTE CON PERIODO DE RETORNO DE 25 AOS Tramo: Tulu Toro



Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Listado de Planos


Plano No. TITULO



4.9 CARTOGRAFIA DE RIESGO DE INUNDACION DEL RIO CAUCA Tramo: Yumbo Tulu

4.10 CARTOGRAFIA DE RIESGO DE INUNDACION DEL RIO CAUCA Tramo: Tulu Toro

Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Capitulo 1, Introduccin

Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca- CVC Universidad del Valle 1.1

1 INTRODUCCIN

Los ros siempre han sido aprovechados por el hombre para diferentes propsitos, tales como abastecimiento de agua para consumo humano, agrcola e industrial, transporte de carga y personas, generacin de energa, recreacin, etc. Sin embargo, debido a los fenmenos naturales y las intervenciones antrpicas, los ros tambin han ocasionado grandes desastres como inundaciones, avalanchas y fallas de obras de ingeniera (puentes, bocatomas, presas, diques, etc.). El Ro Cauca proporciona enormes beneficios a los departamentos que recorre. Entre los mltiples aprovechamientos que se hacen de l se tienen: la extraccin de materiales de arrastre, la captacin de agua para acueductos, riego y fines industriales, la generacin de energa, la recreacin, la pesca, etc. No obstante, las caractersticas climticas, hidrolgicas y morfolgicas del ro y su cuenca a lo largo del departamento del Valle del Cauca originan crecientes durante los periodos de invierno, causando inundaciones de las planicies adyacentes, las cuales tienen un impacto altamente negativo en los aspectos sociales, econmicos y fsicos de la regin. En su recorrido por el Departamento del Valle del Cauca el Ro Cauca se desborda peridicamente generando prdidas econmicas importantes debido a la inundacin de extensas zonas dedicadas a la agricultura, la ganadera y a asentamientos humanos. Adicionalmente, la presin sobre el uso de la tierra se ha incrementado notablemente en los ltimos aos, por lo cual los agricultores han optimizado el uso del suelo asumiendo cada vez ms riesgos al realizar mayores inversiones econmicas, de tal forma que a medida que transcurre el tiempo los daos causados por las inundaciones son mayores. Debido a que los desbordamientos del Ro Cauca afectan el crecimiento econmico de la regin, la Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca, CVC, inici desde mediados del siglo pasado un proceso tendiente al control y manejo de las inundaciones, para lo cual ha implementado diversas medidas que pueden clasificarse en dos tipos: estructurales y no estructurales. Las medidas estructurales son obras de ingeniera construidas para reducir el riesgo, a travs de las cuales se interviene el sistema fluvial natural. Las actuaciones no estructurales estn constituidas por las actividades que permiten tener una mejor convivencia con el ro; minimizando las prdidas. Entre las medidas estructurales ms importantes construidas para el control las inundaciones originadas por el Ro Cauca se tienen el Proyecto de Aguablanca, el Distrito de Riego de Roldanillo La Unin Toro (RUT) y el Embalse de Salvajina con sus obras complementarias, las cuales an no han sido construidas en su totalidad. Los estudios tendientes a la implementacin de medidas no estructurales se han comenzado a realizar en los ltimos aos y han constituido un primer paso en el proceso encaminado a la evaluacin del riesgo asociado a las inundaciones que se presentan como consecuencia de los desbordamientos del Ro Cauca. Dado que las medidas estructurales no pueden ser proyectadas para dar una proteccin total, la mejor estrategia para el control de inundaciones se consigue cuando se combinan



medidas estructurales y medidas no estructurales por cuanto estas ltimas complementan eficazmente a las primeras por encima de su umbral de proteccin, contribuyendo a disminuir significativamente los daos a un costo menor. En las dos primeras fases del proyecto PMC se realizaron estudios de modelacin matemtica de la hidrodinmica del Ro Cauca y sus tributarios; estos estudios permitieron, entre otros objetivos, ampliar la caracterizacin de las inundaciones y las planicies de inundacin en el Valle del Cauca y evaluar el efecto de la construccin de obras de proteccin de inundaciones en la hidrodinmica del Ro Cauca. La presente investigacin tiene los siguientes objetivos fundamentales: (i) optimizar los modelos matemticos hidrodinmico (Tramo La Balsa La Virginia) y Digital de Elevaciones de Terreno (Tramo Cali Toro) desarrollados durante la Fase II del Proyecto PMC y (ii) generar los mapas de inundaciones originadas por crecientes del Ro Cauca correspondientes a perodos de retorno de 10, 25, 100 y 500 aos en el tramo comprendido entre los municipios de Yumbo y Toro. Como resultado adicional se elabor la cartografa de riesgo de inundacin en el tramo Yumbo - Toro. La optimizacin realizada consisti fundamentalmente en la implementacin de la informacin recolectada en las campaas de campo desarrolladas en el transcurso de la presente fase del proyecto, a travs de las cuales se levant la batimetra del Ro Cauca en el tramo comprendido entre las estaciones Surez y Hormiguero y se realiz el levantamiento topogrfico de los ejes de los diques marginales y de la llanura de inundacin del Ro Cauca en el sector comprendido entre los municipios de Yumbo y Tulu. La cartografa de riesgo de inundacin constituye una medida no estructural para el control de inundaciones y para su elaboracin se implement la metodologa simplificada propuesta por la Comunidad Autnoma de Valencia Espaa, la cual establece 6 niveles de riesgo en funcin de la frecuencia de las inundaciones y la profundidad del agua en las zonas inundadas. Las zonas de riesgo 1 se consideran no urbanizables; en las zonas de riesgo 2, 3 y 4 se prohbe la construccin de obras en las que puedan encontrarse personas en forma permanente; y, en las zonas de riesgo 5 y 6 se permite la construccin de viviendas y hoteles bajo la implementacin de medidas de construccin adecuadas. La cartografa obtenida representa una importante herramienta de gestin y apoyo que puede ser utilizada para la optimizacin de los usos del suelo, la implementacin de medidas de alerta y emergencia ante la ocurrencia de desbordamientos, el diseo de obras de proteccin contra inundaciones y la evaluacin del riesgo. En el Captulo 2 de este informe se presentan los principales antecedentes relacionados con estudios de modelacin matemtica, modelos digitales de elevacin y medidas para el control de inundaciones en el Ro Cauca. Se relacionan el Estudio Morfolgico del Ro Cauca realizado entre los aos 1977 y 1985, las dos primeras fases del Proyecto PMC desarrolladas en el perodo 1999 2005 y los diferentes estudios y obras construidas por la CVC desde la dcada de los aos 40 del siglo XX.



El Captulo 3 contiene la optimizacin realizada de los modelos hidrodinmico y Digital de Elevaciones de Terreno. Se describen las metodologas implementadas para la generacin de cada uno de los modelos, destacando los diferentes aspectos optimizados. En la parte final del captulo se presentan los mapas de inundacin generados para la creciente ocurrida en el primer trimestre del ao 1999. En el Captulo 4 se describe la metodologa implementada para la generacin de la cartografa de riesgo de inundacin del Ro Cauca. Se presentan generalidades asociadas a las inundaciones, algunas de las metodologas disponibles para la generacin de los mapas de riesgo de inundacin, los mapas de inundacin correspondientes a crecientes con diferentes perodos de recurrencia y la cartografa de riesgo de inundacin finalmente obtenida. El Captulo 5 presenta las principales conclusiones y recomendaciones del estudio. Las recomendaciones realizadas estn orientadas principalmente a incrementar la confiabilidad y la precisin de los modelos matemticos implementados as como de los mapas de inundaciones elaborados.

Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Capitulo 2, Antecedentes

Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca Universidad del Valle

2.1

2 ANTECEDENTES

2.1 MODELACIN HIDRODINMICA Y MODELO DIGITAL DE ELEVACIONES

Desde la dcada del setenta se han venido desarrollando diversos estudios de modelacin matemtica del Ro Cauca con diferentes objetivos, entre los cuales se tienen mejorar el conocimiento de los procesos hidrodinmicos, sedimentolgicos, morfolgicos y de calidad del agua del ro, estimar el impacto de intervenciones antrpicas y estudiar el efecto sobre la calidad del agua de los vertimientos contaminantes y los sistemas de tratamiento de aguas residuales propuestos. En 1972 se implement por primera vez un modelo de programacin lineal en el Ro Cauca en el tramo Paso de La Bolsa Paso de la Torre. El objetivo principal de esta modelacin fue determinar la carga orgnica permisible y el nivel de tratamiento del agua residual que debera implementar cada usuario. En 1973 la CVC realiz un estudio de calidad del agua utilizando por primera vez un modelo matemtico, para lo cual cont con la asesora de la Organizacin Panamericana de la Salud. Entre los aos 1977 y 1985, la CVC y la Universidad del Valle desarrollaron, con la financiacin parcial de Colciencias y la participacin del Laboratorio de Hidrulica de Delft, el Estudio Morfolgico del Ro Cauca. En este estudio se dise e implement un modelo matemtico morfolgico con el fin de estimar los cambios morfolgicos que se podran presentar como consecuencia de la construccin de las obras del Proyecto de Regulacin del Ro Cauca. Se concluy que en los 3 Km localizados inmediatamente aguas abajo del embalse de Salvajina los niveles del fondo experimentaran variaciones entre 0.5 m y 2.0 m en un perodo de 15 aos posteriores a la entrada en operacin del embalse, en tanto que en el tramo La Balsa La Virginia no se presentaran cambios significativos. Finalmente, el estudio recomienda continuar realizando mediciones hidromtricas, batimtricas, del transporte de sedimentos y de la granulometra del material del fondo para optimizar la calibracin del modelo morfolgico. En el perodo 1997 2001, la CVC y la Universidad del Valle ejecutaron conjuntamente la Fase I del Proyecto PMC, el cual tuvo como objetivos principales caracterizar el Ro Cauca y sus tributarios y analizar aspectos tcnicos actuales y prospectivos del ro mediante la implementacin de un sistema integrado de modelacin matemtica en el tramo Salvajina La Virginia. Se desarrollaron los modelos hidrodinmico, sedimentolgico, morfolgico, de adveccin dispersin y de calidad del agua, los cuales fueron calibrados y verificados para dos condiciones estacionales diferentes: invierno y verano. El modelo matemtico integrado obtenido fue utilizado para simular diversos escenarios considerados representativos de las intervenciones que se pueden realizar en el Ro Cauca. La investigacin recomienda optimizar la modelacin desarrollada mediante la realizacin de estudios y programas de mediciones de campo, como son: la construccin de una red geodsica de alta precisin, la modelacin de las planicies de inundacin, un estudio de la



2.2

composicin granulomtrica del material del lecho del Ro Cauca y sus afluentes y el levantamiento topobatimtrico de los principales ros tributarios. En el perodo comprendido entre los aos 2002 y 2005 se desarroll la Fase II del Proyecto PMC. En esta investigacin se realiz la optimizacin de las modelaciones hidrodinmica, sedimentolgica, morfolgica y de calidad del agua desarrolladas durante la Fase I del Proyecto PMC y se gener un Modelo Digital de Elevaciones del Terreno del valle del Ro Cauca. La optimizacin de los modelos matemticos fue realizada implementado varias de las recomendaciones planteadas en la primera fase del Proyecto PMC y permiti alcanzar una representacin ms detallada y precisa de los procesos que toman lugar en el Ro. El Modelo Digital de Elevaciones generado tuvo un grado de aproximacin aceptable a la topografa real del terreno. Los modelos obtenidos permitieron estimar el impacto que tendra la construccin de obras de proteccin contra inundaciones en la hidrodinmica del Ro Cauca en el tramo La Balsa La Virginia. Por ltimo, el estudio recomienda continuar optimizando y actualizando el modelo matemtico mediante la realizacin de diferentes estudios y actividades, tales como, la modelacin de los principales ros tributarios, la estimacin del caudal de intercambio ro acufero y programas de mediciones hidromtricas, batimtricas, topogrficas (levantamiento de diques y planicies aluviales) y del transporte de sedimentos. 2.2 MEDIDAS PARA EL CONTROL DE INUNDACIONES El Ro Cauca se desborda peridicamente a lo largo del tramo Timba La Virginia ocasionando daos y prdidas econmicas considerables debido al anegamiento de la planicie de inundacin, la cual es utilizada en actividades agropecuarias y asentamientos humanos. Dado que estos desbordamientos tienen efectos altamente negativos, desde mediados del siglo pasado se han venido realizando diferentes estudios tendientes a la implementacin de medidas (estructurales y no estructurales) para el control de las inundaciones. El primer estudio fue realizado por la firma consultora norteamericana Parson Brinckerhoff, Hohan & McDonald entre 1945 y 1947, el cual fue continuado por la firma OLAP (hoy INGETEC) de Bogot, quin rindi el informe final en 1950 proponiendo el control de inundaciones mediante la construccin de represas en Timba y Salvajina. En 1951 OLAP desarroll el estudio denominado Proyecto de Aguablanca para la proteccin de 6000 has sobre la margen izquierda del Ro Cauca entre Navarro y Paso del Comercio y en 1954 la misma firma de ingeniera elabor el proyecto denominado Control de Inundaciones en el Valle del Cauca, el cual nuevamente plante el control de inundaciones mediante embalses en Salvajina y Timba. El Banco Mundial organiz una misin en el ao 1955, la cual gener el documento denominado La Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca y Desarrollo del Valle del Alto Cauca. En este informe se contemplan dos alternativas: (i) Construccin de



2.3

una presa alta en Salvajina y una presa baja en Timba con el fin de dar proteccin contra inundaciones fuertes sin necesidad de construir obras para el mejoramiento del cauce del Ro Cauca y (ii) Construccin de una presa baja en Timba en conjunto con obras para el mejoramiento del cauce para ofrecer una adecuada proteccin contra las inundaciones. En 1956 el consorcio de firmas consultoras OLAP de Bogot, Gibbs & Hill (G & H) y Knappen Tippetts Abbet McCarthy (KTAM) prepararon para la CVC el informe titulado El Desarrollo Coordinado de Energa y Recursos Hidrulicos en el Valle del Ro Cauca. Este estudio concluy que la regulacin de las inundaciones debera realizarse a travs de embalses en Salvajina y Timba, diques riberanos de proteccin y rectificacin del cauce en la planicie. En 1958 se inici la construccin del Proyecto de Aguablanca, el cual incluy una proteccin para crecientes con perodos de retorno de 100 aos y del distrito RUT (Roldanillo La Unin Toro), el cual consider un dique marginal de proteccin para crecientes del Ro Cauca para un perodo de retorno de 10 aos. En el ao 1967 algunos propietarios de tierras comenzaron a construir protecciones contra las inundaciones en poblaciones como Caucaseco y La Dolores. Entre 1968 y 1970 la firma de ingeniera japonesa Electric Power Development Company Ltd. EPDC desarroll un estudio sobre las inundaciones del valle causadas por desbordamientos del Ro Cauca. Este estudio concluy que las inundaciones podran controlarse con la construccin de un embalse en Salvajina, diques sobre ambas mrgenes del Ro Cauca y en los principales tributarios, canales interceptores, drenajes y plantas de bombeo. Entre 1981 y 1985 se construy el embalse de Salvajina, el cual constituye la principal medida estructural para el control de inundaciones en el Valle del Cauca. Este embalse permiti reducir la frecuencia y los niveles de los desbordamientos controlando las excedencias en invierno y regulando los perodos de verano. Sin embargo, a la fecha las obras complementarias (diques, canales interceptores y plantas de bombeo) se han construido en un 70 %, por lo cual el aporte de los ros tributarios ubicados aguas abajo del embalse continan generando inundaciones de magnitudes considerables. En los ltimos aos la CVC y la Universidad del Valle han desarrollado estudios tendientes a la generacin de medidas no estructurales (en particular, cartografa de riesgo de inundacin), las cuales permiten una mejor convivencia con las crecientes, minimizando las prdidas. Como se indic anteriormente, durante la Fase I del Proyecto PMC se implement un modelo matemtico hidrodinmico utilizando el software MIKE 11. El modelo calibrado permiti: (i) establecer los niveles de agua a lo largo del Ro Cauca durante la creciente de febrero marzo de 1999; (ii) estimar el comportamiento hidrulico del ro considerando la totalidad de los diques marginales construidos a lo largo de la zona de estudio; con este propsito se emplearon los diques existentes a la fecha y se plante una alineacin en planta de los diques faltantes; e, (iii) inferir la respuesta del ro al convertir terrenos potencialmente inundables en vasos de almacenamiento de las aguas desbordadas.



2.4

La optimizacin realizada durante la Fase II del Proyecto PMC del modelo hidrodinmico construido en la Fase I y la construccin del Modelo Digital de Elevaciones de Terreno permitieron: (i) estimar con un mayor grado de detalle los niveles alcanzados por el agua durante la creciente del Ro Cauca ocurrida en el periodo febrero marzo de 1999, (ii) generar los mapas de inundacin correspondientes a este evento, (iii) generar los mapas de duracin de esta inundacin, (iv) establecer el comportamiento que presentara el ro al construir varios tramos de diques para el control de inundaciones (de los cuales la CVC dispone de los respectivos diseos) si ocurriese una creciente similar a la del primer trimestre del ao 1999, (v) generar los mapas de inundacin correspondientes a esta ltima situacin y (vi) elaborar mapas de comparacin entre las reas realmente inundadas y las que se inundaran al construir estos diques.

Optimizacin del Modelo Hidrodinmico y Generacin de Mapas de Inundacin Capitulo 3, Optimizacin del Modelo

Corporacin Autnoma Regional del Valle del Cauca - CVC Universidad del Valle 3.1

3 OPTIMIZACIN DE LOS MODELOS HIDRODINMICO

Y DIGITAL DE ELEVACIONES DE TERRENO En este captulo se presenta la optimizacin del modelo matemtico hidrodinmico del Ro Cauca en el tramo La Balsa La Virginia y del Modelo Digital de Elevaciones de Terreno, DEM, del tramo comprendido entre las abscisas K 103+989 y K 407+057. Ambos modelos fueron desarrollados durante la Fase II del Proyecto PMC. Adicionalmente, se presentan los mapas de inundaciones de la creciente de febrero marzo de 1999, obtenidos a partir de la aplicacin de los dos modelos optimizados. En la optimizacin del modelo hidrodinmico se incluyen las metodologas y los criterios adoptados para realizar la esquematizacin del Ro Cauca y su llanura de inundacin, la seleccin de las fronteras, la construccin de la red de modelacin, la definicin de la malla computacional y el proceso de calibracin. En la descripcin del Modelo Digital de Elevaciones de Terreno se presenta el procesamiento realizado de la informacin de campo disponible, los criterios adoptados para la definicin de la grilla del modelo y el procedimiento seguido para la generacin de los diferentes DEM`s. 3.1 OPTIMIZACIN DEL MODELO HIDRODINMICO Durante esta fase del proyecto se realiz una optimizacin de la modelacin hidrodinmica efectuada en desarrollo de la Fase II, la cual se encuentra ampliamente detallada en el Volumen VII de la Fase II (CVC Universidad del Valle, 2005). A continuacin se presenta una descripcin de los aspectos ms relevantes de la modelacin, haciendo nfasis en la optimizacin efectuada. Las principales actividades llevadas a cabo para la optimizacin del modelo hidrodinmico fueron las siguientes: Ajuste de la geometra de las secciones transversales en los tramos comprendidos entre

las estaciones La Balsa y Juanchito y entre las abscisas K 150+600 y K 246+200. Ajuste de la localizacin y niveles de los diques existentes en el tramo comprendido

entre las abscisas K 150+600 y K 246+200. Ajuste de la geometra (coordenadas y niveles) de la llanura de inundacin en el sector

comprendido entre las abscisas K 163+800 y K 245+900. Redefinicin de la rugosidad del cauce y la llanura de inundacin en el tramo modelado

del Ro Cauca. La informacin que permiti realizar esta optimizacin fue extractada de los resultados de las siguientes campaas de campo efectuadas en desarrollo de la presente fase del proyecto:



Levantamiento Topogrfico de Ejes de Diques Marginales y Llanura de Inundacin del Ro Cauca. En esta campaa de campo se realiz en levantamiento topogrfico de los diques marginales y la llanura de inundacin del Ro Cauca en el tramo Yumbo Tulu. Se levantaron 194 kilmetros lineales de diques, 65 secciones transversales de los diques y 111 secciones transversales de la llanura de inundacin con una longitud total de 83 kilmetros (CVC Universidad del Valle, 2006).

Batimetra del Ro Cauca Tramo Surez Hormiguero. Este tramo tiene una longitud

aproximada de 112 Km. Se levantaron 332 secciones transversales espaciadas 300 m en promedio. Entre las secciones La Balsa y La Bolsa las secciones se determinaron por el mtodo de vadeo (debido a las profundidades bajas), mientras que entre las estaciones La Bolsa y Hormiguero se utiliz una ecosonda digital (CVC Universidad del Valle, 2006).

El objetivo principal de la modelacin es reproducir de una manera confiable los fenmenos naturales que se presentan en el Ro Cauca y sus tributarios. Los pasos implementados durante el proceso de modelacin para cumplir con este objetivo fueron los siguientes: (i) Seleccin de las Fronteras, (ii) Construccin de la Red de Modelacin, (iii) Definicin de la Malla Computacional, (iv) Seleccin del Perodo a Modelar y (v) Calibracin del Modelo. 3.1.1 Seleccin de Fronteras Las fronteras de la modelacin efectuada corresponden a los lmites de la zona de estudio, los aportes de caudal al Ro Cauca y los canales con los cuales se represent la planicie de inundacin. Estas fronteras se definieron de la siguiente forma: 3.1.1.1 Frontera Aguas Arriba Corresponde al lmite superior de la zona de estudio. Se localiz en la estacin La Balsa (K 27 + 385). Como condicin de frontera se introdujo la serie de caudales horarios obtenida a partir del limnigrama de la estacin y la curva de calibracin Nivel Caudal. 3.1.1.2 Fronteras Internas Las fronteras internas en la red esquematizada corresponden a: (i) los ros tributarios, (ii) las conexiones entre el canal principal y los canales utilizados para representar la fraccin de la planicie de inundacin localizadas ms all del dique de proteccin y (iii) los extremos de estos canales en la planicie no conectados al cauce principal. Se definieron las siguientes fronteras internas: 12 ros tributarios representados como brazos laterales, 26 ros tributarios representados como fuentes o descargas puntuales, 34 extremos iniciales de los canales en la planicie (representadas como fuentes puntuales) y 34 extremos finales de los canales en la planicie (representados como fronteras cerradas dado que no se presenta flujo a travs de ellas).



En los ros Palo, Jamund y Guachal se introdujo como condicin de frontera la serie de caudales diarios reportados por la CVC dado que se dispone de secciones transversales hasta las correspondientes estaciones hidromtricas; en los restantes ros tributarios se introdujo la serie de caudales diarios generados por la CVC a travs del modelo hidrolgico HBV. El intercambio de caudales entre el Ro Cauca y el acufero, las extracciones de agua y los vertimientos contaminantes no fueron finalmente considerados en el modelo ya que al incluirlos en la red de modelacin se presentaron sistemticamente problemas de estabilidad numrica. Se considera que la exclusin de estas descargas no tiene efectos importantes sobre los resultados del modelo por cuanto representan un porcentaje bajo de los caudales que circulan por el ro, especialmente en periodos de invierno. 3.1.1.2 Frontera Aguas Abajo Corresponde al lmite inferior de la zona de estudio. Se localiz en la estacin La Virginia. Como informacin de frontera se introdujo la curva de calibracin Nivel Caudal suministrada por el IDEAM. En el Cuadro No. 3.1 se presentan las fronteras externas e internas utilizadas en la modelacin matemtica, indicando el tipo de frontera y su localizacin. 3.1.2 Construccin de la Red de Modelacin 3.1.2.1 Canal Principal El tramo del Ro Cauca comprendido entre las estaciones La Balsa y La Virginia fue representado a travs de 416 secciones transversales separadas, en promedio, 1 Km entre s. Los 12 ros tributarios esquematizados como brazos laterales tambin fueron representados a travs de secciones transversales; el nmero de secciones transversales empleadas y la longitud modelada en cada afluente se presentan en el Cuadro No. 3.2. Las secciones transversales utilizadas en la modelacin fueron seleccionadas de acuerdo con los siguientes criterios: Variacin de la conductancia a largo del cauce: No deben presentarse fuertes

variaciones entre dos secciones contiguas. En los sitios en los que se presentan cambios abruptos en el valor de este parmetro se introdujeron secciones intermedias.

Representatividad de las caractersticas geomtricas del cauce: Se seleccionaron

secciones transversales que describieran adecuadamente la geometra del tramo que representaban. En los sectores del ro en los que existen fuertes variaciones geomtricas se introdujeron secciones intermedias para as lograr una mejor representacin de la configuracin morfolgica real del cauce.



Cuadro No. 3.1 Fronteras definidas en la Modelacin Tramo La Balsa La Virginia

Ro Identificacin Tipo de Frontera Abscisa (Km) Cauca Estacin La Balsa Abierta Aguas Arriba 27.385 Cauca Ro Teta Fuente Puntual 42.412 Cauca Ro Quinamay Fuente Puntual 46.351 Cauca Quebrada La Quebrada Fuente Puntual 65.342 Claro Ro Claro Abierta Brazo Lateral 79.171 Palo Ro Palo Abierta Brazo Lateral 99.291 Jamund Ro Jamund Abierta Brazo Lateral 110.219 Cauca Zanjn Oscuro Fuente Puntual 121.997 Cauca Desbaratado Fuente Puntual 121.504 Cauca Canal Sur Fuente Puntual 129.988 Cauca Canal General Fuente Puntual 143.730 Cauca Canal Oriental Fuente Puntual 146.856 Cauca Ro Cali Fuente Puntual 148.475 C161-165d(1) Planicie de Inundacin Fuente Puntual 165.000 C161-165d Planicie de Inundacin Cerrada 165.000 C162-163i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 163.000 C162-163i Planicie de Inundacin Cerrada 163.000 Cauca Ro Yumbo Fuente Puntual 166.183 Guachal Ro Guachal Abierta Brazo Lateral 167.866 Amaime Ro Amaime Abierta Brazo Lateral 182.356 C173-176i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 176.000 C173-176i Planicie de Inundacin Cerrada - C175-177d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 177.000 C175-177d Planicie de Inundacin Cerrada - C177-179d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 179.000 C177-179d Planicie de Inundacin Cerrada - C179-180i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 180.000 C179-180i Planicie de Inundacin Cerrada - C180-180d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 180.000 C180-180d Planicie de Inundacin Cerrada - Cauca Ro Vijes Fuente Puntual 184.037 C184-186i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 186.000 C184-186i Planicie de Inundacin Cerrada - Cauca Ro Cerrito Fuente Puntual 188.465 C189-190d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 190.000 C189-190d Planicie de Inundacin Cerrada - Cauca Ro Zabaletas Fuente Puntual 193.829



Cuadro No. 3.1 Fronteras definidas en la Modelacin Tramo La Balsa La Virginia (Cont.)

Ro Identificacin Tipo de Frontera Abscisa (Km) C192-194i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 194.000 C192-194i Planicie de Inundacin Cerrada - C193-197d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 197.000 C193-197d Planicie de Inundacin Cerrada - Cauca Ro Guabas Fuente Puntual 199.245 Cauca Ro Sonso Fuente Puntual 205.972 Cauca Ro Yotoco Fuente Puntual 214.105 C214-216i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 216.000 C214-216i Planicie de Inundacin Cerrada - C216-217i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 217.000 C216-217i Planicie de Inundacin Cerrada - C217-219d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 219.000 C217-219d Planicie de Inundacin Cerrada - Cauca Ro Mediacanoa Fuente Puntual 221.907 Cauca Canal Sonso Fuente Puntual 220.845 C219-221i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 221.000 C219-221i Planicie de Inundacin Cerrada - Laguna sonso Planicie de Inundacin Fuente Puntual 222.000 Laguna sonso Planicie de Inundacin Cerrada - C221-222i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 222.000 C221-222i Planicie de Inundacin Cerrada - C223-225i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 225.000 C223-225i Planicie de Inundacin Cerrada - C221-221i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 222.000 C221-221i Planicie de Inundacin Cerrada - Guadalajara Ro Guadalajara Abierta Brazo Lateral 225.115 C226-230i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 230.000 C226-230i Planicie de Inundacin Cerrada - Cauca Quebrada La Negra Fuente Puntual 248.304 C252-254i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 254.000 C252-254i Planicie de Inundacin Cerrada - C254-258i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 258.000 C254-258i Planicie de Inundacin Cerrada - C259-260i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 260.000 C259-260i Planicie de Inundacin Cerrada - C257-262d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 262.000 C257-262d Planicie de Inundacin Cerrada - Cauca Ro Piedras Fuente Puntual 267.466



Cuadro No. 3.1 Fronteras definidas en la Modelacin Tramo La Balsa La Virginia (Cont.)

Ro Identificacin Tipo de Frontera Abscisa (Km) C269-281d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 281.000 C269-281d Planicie de Inundacin Cerrada - Riofro Ro Riofro Abierta Brazo Lateral 285.903 Tulu Ro Tula Abierta Brazo Lateral 291.711 Cauca Ro Morales Fuente Puntual 295.852 Cauca Quebrada Robledo Fuente Puntual 310.910 Bugalagrande Ro Bugalagrande Abierta Brazo Lateral 325.208 C310-314d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 314.000 C310-314d Planicie de Inundacin Cerrada - C317-318d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 318.000 C317-318d Planicie de Inundacin Cerrada - C319-320d Planicie de Inundacin Fuente Puntual 320.000 C319-320d Planicie de Inundacin Cerrada - C316-321i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 321.000 C316-321i Planicie de Inundacin Cerrada - C324-326i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 326.000 C324-326i Planicie de Inundacin Cerrada - C327-329i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 329.000 C327-329i Planicie de Inundacin Cerrada - Cauca Ro Pescador Fuente Puntual 332.694 C330-333i Planicie de Inundacin Fuente Puntual 333.000 C330-333i Planicie de Inundacin Cerrada - Paila Ro Paila Abierta Brazo Lateral 333.371 Cauca Quebrada Las Caas Fuente Puntual 341.831 Cauca Quebrada Los Micos Fuente Puntual 378.426 Cauca R.U.T. Fuente Puntual 393.378 Cauca Ro San Francisco Fuente Puntual 411.754 Cauca Ro Obando Fuente Puntual 414.813 Cauca Ro Chanco Fuente Puntual 416.988 Cauca Ro Catarina Fuente Puntual 424.672 La Vieja Ro La Vieja Abierta Brazo Lateral 427.455 Risaralda Ro Risaralda Abierta Brazo Lateral 437.000 Cauca Estacin La Virginia Abierta Aguas Abajo 444.928 (1) = Nomenclatura dada a los canales en la planicie. La letra C inicial indica que es un canal, los

nmeros siguientes muestran las abscisas aproximadas entre las que se encuentra el canal y la letra final indica la margen del Ro Cauca en la que se encuentra el canal (margen derecha si la letra es una d y margen izquierda si la letra es una i)



Cuadro No. 3.2 Ros Tributarios del Ro Cauca Modelados como Brazos Laterales

Ro Longitud Modelada (m) No. de Secciones

Utilizadas Espaciamiento Medio entre Secciones (m)

Claro 5000 15 333 Palo 7600 25 306 Jamund 6500 20 323 Guachal 8000 20 400 Amaime 5000 20 250 Guadalajara 5000 22 227 Riofro 5000 20 250 Tulu 5000 20 250 Bugalagrande 8000 25 320 La Paila 5000 20 250 La Vieja 8000 21 381 Risaralda 5000 20 250

Ubicacin: Se seleccionaron secciones transversales ubicadas en tramos

aproximadamente rectos, representativos de los ros modelados, medidas en sentido perpendicular a la direccin del flujo. Se descartaron secciones ubicadas en curvas y expansiones y contracciones abruptas.

Perfil Descendente: Se intent obtener perfiles de fondo descendentes en todos los ros

dado que en sectores con pendientes negativas el modelo MIKE 11 puede sobreestimar el caudal generando inestabilidades en la simulacin. Es decir, se descartaron aquellas secciones que originan pendientes adversas en la direccin del flujo.

Las secciones transversales empleadas para la esquematizacin del Ro Cauca fueron obtenidas del levantamiento batimtrico del tramo Salvajina La Virginia realizado entre los meses de Octubre y Diciembre del ao 2000. Las secciones con las que se representaron los tramos comprendidos entre las estaciones La Balsa y Juanchito y entre las abscisas K 150 + 600 y K 246 + 200 fueron revisadas y ajustadas con base en la informacin recopilada en las campaas de campo realizadas recientemente por el proyecto PMC. Las principales modificaciones realizadas a estas secciones fueron las siguientes: Se verific la inclinacin de los taludes de las secciones transversales. En aquellos

casos en los que se encontraron diferencias significativas se procedi a hacer el ajuste respectivo.

Se verific el nivel de banca llena de las secciones transversales. En los sectores en los

que se encontraron diferencias se realizaron las correspondientes modificaciones.



3.1.2.2 Planicie de Inundacin Las llanuras de inundacin fueron esquematizadas de tres formas diferentes: a travs de reas de almacenamiento, secciones compuestas y canales en la planicie independientes del canal principal. El tipo de esquematizacin a adoptar en cada sector depende principalmente de la existencia o no de diques de proteccin en la zona. reas de almacenamiento En los sitios donde no existen diques marginales de proteccin se recurri a este tipo de esquematizacin. De acuerdo con las caractersticas topogrficas de la planicie, a cada seccin transversal se le asign una relacin Nivel rea de almacenamiento, la cual fue obtenida a partir de la cartografa elaborada por FAL en el ao 1998 para la CVC (denominada cartografa CVC 1998) y los mapas de las reas inundadas durante los desbordamientos de febrero y marzo del ao 1999. Secciones Compuestas En los sectores donde existen diques marginales de proteccin la esquematizacin se realiz a travs de secciones compuestas, conformadas por el cauce principal y las bermas existentes entre ste y el dique de proteccin. El cauce principal fue representado a travs de las secciones transversales ya referenciadas, las cuales fueron complementadas para obtener las secciones compuestas de la siguiente manera: En el tramo comprendido entre Yumbo y Tulu, la distancia existente entre el cauce

principal y el dique, as como la altura de los diques fueron extractadas de los resultados del Levantamiento Topogrfico de Ejes de Diques Marginales y Llanura de Inundacin del Ro Cauca (CVC Universidad del Valle, 2006).

En los sectores restantes la distancia entre el cauce principal y el dique marginal fue

determinada a partir de la cartografa CVC 1998 y la altura de los diques fue obtenida a partir de los estudios de diseos de diques, disponibles en CVC.

Canales en la Planicie Independientes del Canal Principal La planicie de inundacin ubicada ms all del dique de proteccin se esquematiz a travs de canales independientes conectados a las secciones compuestas del Ro Cauca por medio de canales de conexin. Estos canales independientes fueron representados con base en las secciones transversales obtenidas del Modelo Digital de Elevaciones (ver tem 3.2). Dado que no se dispone de suficiente informacin de campo, la geometra de los canales de conexin entre el cauce y la llanura de inundacin fue establecida por medio de un anlisis de sensibilidad. Este anlisis permiti definir un ancho medio de 10 metros y una longitud de 3 metros (igual al ancho de la corona del dique); el nivel del fondo de cada uno de los



canales de conexin constituy uno de los parmetros de calibracin. Igualmente durante el proceso de calibracin del modelo se establecieron para estos canales un coeficiente de rugosidad de Strickler de 20 m1/3/s y coeficientes de prdidas de energa por entrada al canal de 0.5, por salida del canal de 1.0, por resistencia adicional de 1.0 y por flujo crtico de 1.0. En la Figura No. 3.1 se presenta un esquema de las fronteras y la esquematizacin implementada para el desarrollo de la modelacin hidrodinmica. 3.1.3 Definicin de la Malla Computacional Considerando las caractersticas geomtricas del Ro Cauca y sus tributarios y las distancias y tiempos en los cuales pueden ocurrir cambios de importancia en los niveles de agua y en los caudales, se consider que era posible alcanzar una adecuada representacin definiendo valores del espaciamiento mximo x de 1000 metros para el Ro Cauca y de 200 metros para los ros tributarios y un intervalo de tiempo t igual a 2 minutos. Los valores definidos para t y x resultan adecuados por las siguientes razones: Con estos valores se realiza una correcta representacin de los diversos fenmenos que

se presentan en el Ro Cauca y sus tributarios. Valores menores de t y x no generan cambios importantes en los resultados del

modelo, pero incrementan significativamente el tiempo computacional. Se garantiza la estabilidad numrica del modelo, la cual fue chequeada a travs del

Nmero de Courant, la condicin de velocidad y los resultados de las corridas efectuadas.

3.1.4 Seleccin del Perodo a Modelar Los periodos seleccionados para efectuar la modelacin fueron los comprendidos entre los meses de octubre y diciembre de 1998 para los caudales que no generan inundaciones y entre los meses de enero y marzo de 1999 para los caudales que s ocasionan desbordamientos. Estos periodos fueron escogidos por los siguientes motivos: La batimetra ms reciente y completa del Ro Cauca fue levantada en el ao 2000 con

un alto grado de detalle. Esta batimetra fue realizada en desarrollo de la Fase I del proyecto PMC y se consider representativa para el ao 1998, dado que por las

caractersticas del Ro Cauca es bastante probable que no hayan ocurrido cambios importantes en el periodo comprendido entre los aos 1998 y 2000.



Figura No. 3.1 Tipos de Frontera y Esquematizaciones utilizadas en la Modelacin

Ro Tributario esquematizado como fuente puntual

Canal en la Planicie de inundacin

Area de almacenamiento:

Zona potencialmente inundable

Canal de Conexin (Link Channel)

Ros Tributarios esquematizados como brazos laterales

Frontera Externa de Aguas AbajoEstacin La Virginia

Frontera Externa de Aguas Arriba Estacin la Balsa

Frontera Interna de Aguas Arriba en Ro Tributario

Frontera Interna de Aguas Arriba en Ro Tributario

Frontera Cerrada

Ro

Cauc

a

Diques marginales de proteccin

A

B B

C C

A

10.0 m

0.5 m

Aprox. 0.5 m

Canal de Conexin

Area de almacenamiento

Elev

aci

Seccin Transversal C-C

Seccin Incluyendo Areas de Almacenamiento

Canal Principal

Seccin Transversal Compuesta

Canal de Principal Dique

Seccin Transversal B-B

Berma Berma Dique

Seccin Transversal A-A

Seccin con Canal Independiente en la Planicie de Inundacin

Can

al d

e C

onex

in (Di

)

Canal en la Planicie de Inundacin

Can

al

Prin

cipa

l

Dique Ber

ma

Ber

ma

D

D

Seccin Transversal D-D



La informacin relacionada con los caudales y los niveles registrados en las estaciones hidromtricas localizadas sobre el Ro Cauca de los aos 1998 y 1999 se encuentra sistematizada y procesada, lo cual facilita su utilizacin e identificacin de inconsistencia en la misma. Entre los meses de febrero y marzo de 1999 se present una creciente de magnitud

considerable, que aneg una extensa zona de la llanura de inundacin del Ro Cauca. Las reas inundadas durante este evento fueron captadas por medio de videos areos y delimitadas sobre cartografa de la zona.

3.1.5 Calibracin La calibracin consiste en modificar los valores de los parmetros empricos de las ecuaciones dentro de rangos fsicamente vlidos hasta alcanzar ajustes razonables entre los niveles de agua medidos en campo y los calculados por el modelo. Los datos de caudal deben ser usados slo como un chequeo de la calibracin, ya que normalmente no son muy precisos y no son medidos en forma continua durante una creciente (Cunge y otros, 1980). Como consecuencia de la complejidad de la hidrodinmica del ro y de los fenmenos no considerados en los sistemas de ecuaciones as como los errores inherentes a las mediciones en campo no es posible obtener un ajuste perfecto entre los clculos del modelo y los registros de campo. La precisin usual de los modelos hidrodinmicos para los niveles de agua se encuentra entre 15 y 50 centmetros (Cunge y otros, 1980). Los principales parmetros de calibracin estuvieron representados por los factores de rugosidad y los niveles de interfase (los cuales permiten diferenciar tres zonas con diferentes rugosidades en la seccin transversal), la geometra de los canales de conexin entre el Ro Cauca y los canales en la planicie y el Factor de Resistencia (el cual afecta directamente el valor de la rugosidad). Como ya se anot, la optimizacin desarrollada tom como punto de partida la calibracin efectuada en la Fase II del proyecto; por este motivo las rugosidades inicialmente consideradas fueron las encontradas en esa calibracin (ver Cuadro No. 3.3) (CVC Universidad del Valle, 2005). El procedimiento implementado para realizar la optimizacin fue el siguiente: 1. Debido a los ajustes efectuados a los niveles de banca llena y la inclinacin de los taludes en varias de las secciones transversales con las que se represent el Ro Cauca, se realiz una simulacin empleando las rugosidades y los niveles de interfase consignados en el Cuadro No. 3.3. Los resultados obtenidos mostraron la necesidad de realizar ajustes a las rugosidades y a los niveles de interfase. 2. Se realizaron numerosas simulaciones modificando las rugosidades y sus correspondientes niveles de interfase, procurando alcanzar ajustes aceptables entre los datos medidos en campo y los valores calculados por el modelo. Este procedimiento permiti encontrar ajustes razonables en gran parte del tramo de estudio para niveles del agua por debajo del nivel de banca llena. Sin embargo, en algunos sectores las series de tiempo de los niveles medidos en campo y calculados por el modelo continuaban presentando diferencias importantes.



Cuadro No. 3.3 Factores de Rugosidad y Niveles de Interfase del Cauce del Ro Cauca Adoptados al inicio de la Calibracin del Modelo

Rugosidad de Strickler (m1/3/s) Nivel de Interfase

(msnm) Estacin Zona 1 Zona 2 Zona 3 Interfase Zonas 1 2

Interfase Zonas 2 3

La Balsa 20 29 38 982.5 985.0 La Bolsa 20 29 35 958.0 959.5 Hormiguero 20 23 25 950.0 951.8 Juanchito 35 35 35 944.0 946.0 Mediacanoa 32 32 32 930.5 932.0 Guayabal 32 32 32 908.0 910.0 La Victoria 32 32 32 903.0 905.0 Anacaro 32 35 35 897.0 899.5 La Virginia 30 35 35 892.0 897.0 Tributarios 25 30 35 - -

3. Se procedi a revisar la representatividad de las secciones utilizadas en aquellos sectores en los que los valores calculados diferan en forma apreciable de los registros de campo. Esta revisin permiti identificar algunas secciones que no eran suficientemente representativas del tramo esquematizado debido a que se encontraban en sitios donde ocurren contracciones abruptas y/o presentan cambios fuertes en su conductancia. Estas secciones fueron reemplazadas por otras secciones ms representativas, seleccionadas de la informacin disponible. Una vez sustituidas las secciones transversales poco representativas se realizaron nuevas corridas del modelo, modificando en cada una de ellas las rugosidades y los niveles de interfase. Esto permiti encontrar un buen ajuste de la calibracin a lo largo de todo el tramo modelado para caudales y niveles que no generan desbordamientos (periodo octubre diciembre de 1998). Los factores de rugosidad finalmente encontrados se presentan en el Cuadro No. 3.4. Como puede observarse, la rugosidad presenta valores aceptables de acuerdo con las caractersticas del Ro Cauca. Con relacin a los valores encontrados durante la Fase II del proyecto las principales diferencias se presentan a partir de la estacin Juanchito, dado que los factores de rugosidad de Strickler hallados a travs de esta optimizacin son un poco ms altos, lo cual significa que la resistencia al flujo es un poco ms baja. En las Figuras Nos. 3.2 a 3.8 se presentan los resultados de la calibracin alcanzada para niveles de agua inferiores al nivel de banca llena. Se aprecia como el modelo representa en forma adecuada estos niveles de agua; en trminos generales las diferencias oscilan entre 15 y 50 centmetros, lo cual se encuentra dentro del rango de precisin vlido para los modelos matemticos hidrodinmicos. Las series de caudales y las velocidades, utilizadas como chequeo de la calibracin, tambin presentan un grado de ajuste aceptable.



Cuadro No. 3.4 Factores de Rugosidad y Niveles de Interfase del Cauce del Ro Cauca definidos durante la Calibracin del Modelo Hidrodinmico

Rugosidad de Strickler (m1/3/s) Nivel de Interfase (msnm) Estacin Zona 1 Zona 2 Zona 3 Interfase Zonas 1 2

Interfase Zonas 2 3

La Balsa 20 29 38 982.5 985.0 La Bolsa 20 29 38 958.0 959.5 Hormiguero 20 23 25 950.0 951.8 Juanchito 37 37 37 944.0 946.0 Mediacanoa 34 34 38 930.5 932.0 Guayabal 39 39 39 908.0 910.0 La Victoria 35 35 35 903.0 905.0 Anacaro 39 39 39 897.0 899.5 La Virginia 35 35 35 892.0 897.0 Tributarios 25 30 35 - -

4. La calibracin definida en el paso anterior corresponde a un periodo de verano, de niveles y caudales bajos. Para periodos de invierno se debe revisar y ajustar la rugosidad del cauce, especialmente en la parte superior de la seccin transversal del canal. Dado que en un canal o en un cauce la resistencia al flujo disminuye al aumentar la profundidad del agua, es necesario realizar ajustes a la rugosidad cuando se presentan profundidades de flujo relativamente grandes, superiores a las correspondientes a los niveles de banca llena o desbordamiento del cauce principal. Adicionalmente, la rugosidad en la planicie de inundacin es superior a la del cauce principal debido a la vegetacin y a los diferentes obstculos existentes. Las primeras simulaciones efectuadas para el periodo de invierno de enero marzo de 1999, considerando los factores de rugosidad definidos para el periodo de verano, arrojaron diferencias apreciables en algunos sectores. Por lo tanto y considerando los aspectos mencionados inicialmente se procedi a modificar el Factor de Resistencia, el cual multiplica directamente el valor de la rugosidad en el modelo. Se modific el valor de este factor a partir del nivel de banca llena en 10 secciones ubicadas aguas arriba y 10 secciones ubicadas aguas abajo de cada una de las estaciones hidromtricas en las cuales se presentaron desbordamientos durante la creciente de febrero marzo de 1999. Las rugosidades del cauce principal por debajo del nivel de banca llena no fueron modificadas, es decir, el factor de resistencia se mantuvo igual a 1.0. Se realizaron numerosas simulaciones modificando gradualmente el Factor de Resistencia en las secciones especificadas, procurando alcanzar el mejor ajuste entre la informacin de campo y los valores calculados por el modelo. Este procedimiento permiti obtener un adecuado ajuste hasta la estacin Mediacanoa y en la estacin Anacaro; en las estaciones Guayabal y La Victoria continuaban presentndose diferencias importantes a pesar de haber utilizado un amplio rango de valores para los correspondientes Factores de Resistencia.



5. En consecuencia, se procedi a revisar la esquematizacin realizada de la berma y los diques en el sector en el que se encuentran localizadas estas estaciones. Para este fin se consultaron nuevamente las secciones transversales medidas durante la Campaa de Seccionamiento realizada entre agosto y octubre de 1998. Las secciones disponibles indicaron que las distancias entre los diques y la orilla del ro podran ser menores a las distancias definidas inicialmente en el modelo. Por esta razn se decidi ajustar el ancho de la berma en este sector. Se realizaron nuevamente varias simulaciones modificando las dimensiones de la berma y el Factor de Resistencia hasta encontrar que el modelo reprodujera en forma aceptable los niveles y caudales registrados en campo. El mejor ajuste se obtuvo cuando se asumi que la separacin promedio entre las orillas del ro y los diques en este sector era de 30 metros. Con el fin de mejorar la precisin del modelo en este sector, as como en todos aquellos en los que se tiene incertidumbre en cuanto a la localizacin y los niveles de los diques se debern efectuar levantamientos topogrficos en campo con el fin de verificar, actualizar y complementar la informacin disponible. Los valores del Factor de Resistencia finalmente adoptados en el modelo matemtico del Ro Cauca se presentan en el Cuadro No. 3.5.

Cuadro No. 3.5 Factores de Resistencia definidos en los Sectores Prximos a las Estaciones Hidromtricas

Estacin Abscisa (Km)

Nivel de Banca Llena (msnm)

Factor de Resistencia (1)

La Bolsa 79+923 960.00 1.0 Hormiguero 115+193 952.46 0.70

Juanchito 141+151 946.72 0.70 Mediacanoa 223+320 932.02 0.60

Guayabal 350+669 911.10 0.90 La Victoria 372+503 907.85 0.60

Anacaro 418+521 902.84 0.55 (1) Valor del Factor de Resistencia para niveles superiores al de banca llena. Para niveles inferiores al de banca llena se adopt un Factor de Resistencia igual a 1.0. El Factor de Resistencia fue modificado slo en las secciones indicadas debido a que nicamente se dispone de informacin sobre niveles y caudales en el Ro Cauca en los sitios donde se encuentran ubicadas las estaciones hidromtricas. Con el fin de incrementar la confiabilidad del modelo en cuanto a los niveles y los caudales calculados en los sectores intermedios y ms distanciados de las estaciones hidromtricas existentes actualmente se recomienda instalar y operar nuevas estaciones de monitoreo intermedias, especialmente en los tramos de mayor longitud. Esta nueva informacin permitir establecer con una mayor resolucin espacial los parmetros de calibracin del modelo. Los resultados de la calibracin para los caudales que generan crecientes se presentan en las Figuras Nos. 3.9 a 3.15. En estas grficas se aprecia como el modelo reproduce adecuadamente los niveles de agua, por cuanto las diferencias entre las series medida en



campo y calculada son inferiores a 50 cm. Los caudales tambin presentan un ajuste aceptable. 3.2 MODELO DIGITAL DE ELEVACIONES DE TERRENO (DEM) Durante la presente fase se optimiz el DEM construido en la Fase II del proyecto. Esta optimizacin se bas en la informacin de campo levantada en las campaas de campo referenciadas en el tem 3.1. A continuacin se describe de forma general el procedimiento implementado para la generacin del DEM, haciendo nfasis en los aspectos optimizados. La descripcin detallada de la metodologa seguida para la construccin de este modelo se presenta en el Volumen VII de la Fase II (CVC Universidad del Valle, 2005). Un Modelo Digital de Elevaciones (DEM) es una estructura de datos numrica que representa la distribucin espacial de la altitud de la superficie del terreno. (Felicsimo, 1994). Un MDE constituye una representacin simplificada de la topografa de la superficie del terreno y est conformado por una serie de puntos con coordenadas conocidas, referenciadas a un determinado sistema coordenado, a los que se les asocia un valor de elevacin referida al dtum o nivel de referencia horizontal preestablecido. La generacin de un Modelo Digital de Elevaciones es un ejercicio de interpolacin a travs del cual a partir de un conjunto de puntos con coordenadas (x, y, z), distribuidos irregularmente en una superficie, se genera un nuevo conjunto de puntos localizados en las intersecciones de una red regular, de forma que la superficie interpolada representa el modelo original con una pequea prdida de informacin. El MDE del Ro Cauca se gener inicialmente utilizando el modelo vectorial de Red Irregular de Tringulos TIN y posteriormente se gener un modelo matricial convencional a travs de procesos de interpolacin. Por medio de esta interpolacin se le asign a cada nodo de la estructura matricial un valor de elevacin, obtenido a partir del modelo TIN. 3.2.1 Informacin Disponible Para la construccin de un Modelo Digital de Elevaciones es necesario conocer de forma detallada la elevacin del terreno (la cual puede ser dada por medio de curvas de nivel o puntos de nivel) y las caractersticas ms relevantes de la zona modelada, como ros, lagos, carreteras, diques, etc. Para la generacin de mapas de inundacin se deben esquematizar en forma detallada las zonas potencialmente inundables y no se requiere una alta precisin para la representacin de las zonas elevadas. De acuerdo con la esquematizacin realizada, es posible asignarle a los ros, lagos, poblaciones y carreteras elevaciones nominales superiores al nivel mximo de inundacin o inferiores al nivel de la superficie del terreno, de acuerdo con las caractersticas de cada elemento.



La informacin utilizada para la generacin del DEM fue tomada de datos suministrados por la CVC y de las campaas de campo efectuadas en desarrollo del proyecto PMC. Las principales fuentes cartogrficas se relacionan a continuacin. 3.2.1.1 Cartografa General del Ro Cauca Est constituida por un conjunto de planchas digitalizadas para la CVC por la firma FAL en 1997 y 1998 a partir de cartografa IGAC del ao 1986 y de fotografas areas. Estas planchas han sido denominadas Cartografa CVC 1998, cubren todo el valle geogrfico del Ro Cauca y a partir de ellas se obtuvieron puntos de control, curvas de nivel, el posicionamiento de las mrgenes de los ros e infraestructura rural y urbana. Se considera que para los propsitos de la modelacin hidrodinmica y de generacin de los mapas de inundacin debido a las diferentes crecientes esta informacin presenta un rango de precisin relativamente bajo ya que la incertidumbre en las coordenadas puede llegar a ser hasta de 5 metros y en las elevaciones hasta de 4 metros; la incertidumbre en los niveles resulta demasiado grande si se tiene en cuenta que el valle geogrfico del Ro Cauca corresponde a una llanura aluvial con variaciones en los niveles y sus pendientes muy pequeas. 3.2.1.2 Topografa de la Llanura de Inundacin Se utiliz la informacin consignada en las planchetas elaboradas por la CVC en las dcadas del setenta y del ochenta y en el Levantamiento Topogrfico de la Llanura de Inundacin del Ro Cauca, Tramo Yumbo Tulu, efectuado en desarrollo de la Fase III del proyecto PMC (CVC Universidad del Valle, 2006). Las planchetas corresponden a un conjunto de planchas a escala 1:2500 levantadas en campo por la CVC entre las dcadas de los aos 70 y 80, en las cuales se consignaron las caractersticas topogrficas de la llanura de inundacin. Para la lectura de la informacin se construyeron mallas con tamaos de celdas de 250 metros y se registr la altitud y las coordenadas de cada nodo generando un archivo tipo x, y, z. Como consecuencia de las intervenciones que se han realizado en los ltimos aos en la llanura de inundacin as como de los cambios naturales en la morfologa del cauce (cortes de meandros) y de la planicie es posible que en algunos sectores la informacin tomada de estas planchetas difiera en mayor o menor grado de la situacin actual. Por este motivo, la informacin de las planchetas fue utilizada con precaucin, confrontndola con la informacin recopilada en las campaas de campo del proyecto PMC y en los estudios de diseos de diques marginales de proteccin, disponibles en CVC. El Levantamiento Topogrfico de la Llanura de Inundacin del Ro Cauca se efectu entre octubre de 2005 y febrero de 2006 e incluy el levantamiento planimtrico y altimtrico de 83 kilmetros lineales de la planicie de inundacin del Ro Cauca en el tramo Yumbo Tulu, distribuidos en 45 secciones sobre la margen izquierda y 66 secciones sobre la



margen derecha. Las longitudes de estas secciones transversales variaron entre 250 y 1200 m. 3.2.1.3 Levantamiento Topogrfico de Ejes de Diques Marginales Este levantamiento fue efectuado entre los meses de octubre de 2005 y febrero de 2006 y en su desarrollo se midieron en total 194 Km del eje de la corona de los diques marginales localizados sobre ambas mrgenes: 83 Km por la margen izquierda y 111 Km por la margen derecha. En total se determin la elevacin de 28 diques independientes. 3.2.1.4 Batimetras detalladas del Ro Cauca Para la construccin del Modelo Digital de Elevaciones se utilizaron dos batimetras: (i) la realizada en el perodo octubre diciembre del ao 2000 entre la abscisa K19+160 y la estacin La Virginia; en esta batimetra se levantaron cerca de 9200 secciones transversales y diagonales, las cuales, en su mayora, se encuentran en formato digital; y (ii) la batimetra realizada en el tramo Surez Hormiguero entre los meses de septiembre y noviembre de 2005, en ella se levantaron 332 secciones transversales, espaciadas 300 metros, en promedio. La informacin obtenida a partir de estas batimetras fue utilizada para definir la geometra del Ro Cauca. En el Cuadro No. 3.6 se presenta la relacin de los documentos utilizados como fuentes de informacin para la generacin de los DEM. 3.2.2 Procesamiento de la Informacin El modelo digital de elevaciones se gener empleando el mdulo MIKE 11 GIS, el cual utiliza como plataforma de trabajo el software Arc View. Dado que este software requiere que los archivos de trabajo tengan un formato tipo point shape fue necesario convertir la informacin disponible (que se encontraba en archivos tipo ascii (x, y, z) y tipo dxf) a este formato. Durante la generacin y optimizacin del DEM la informacin de campo fue sometida a un cuidadoso proceso de revisin para eliminar datos dudosos e informacin innecesaria o redundante. Los principales ajustes realizados a los registros disponibles son los siguientes: En algunos sectores la ubicacin y la elevacin de las mrgenes del Ro Cauca

reportada en la cartografa CVC 1998 difiere de los registros de campo de las batimetras realizadas en desarrollo del proyecto PMC. En estos casos se descart la cartografa CVC 1998 como consecuencia del alto grado de incertidumbre asociado a esta informacin.

En varios sectores se dispone de registros obtenidos a partir de dos o ms fuentes.

Algunos de estos registros coinciden en su ubicacin en planta o se encuentran bastante cercanos entre s, pero difieren significativamente en su elevacin. En estos casos fue necesario implementar alguno de los siguientes procedimientos:



Cuadro No. 3.6 Relacin de los Documentos Utilizados como Fuente de Informacin para la Construccin de los Modelos Digitales de Elevacin, DEM

Batimetra Detallada del

Ro Cauca (Batimetra PMC) DEM

Cartografa General del Ro Cauca Ao 1998 (Planchas CVC)

Topografa de Llanura de Inundacin (Planchetas

CVC) Ao 2000 Ao 2005

Levantamiento Topog. de Diques

Marginales y Llanura de Inundacin

K26+301 K65+980

320-IIB-2,3,4, 320IIA-1 320IID-4

320-II-B

03-dic-2004c, 04-dic-2004c, 05-dic-2004c, 06-dic-2004c, 07-dic-2004c

Plano 1/8 Plano 2/8 Plano 3/8 Plano 4/8 Plano 5/8

-

K65+980 K103+989

300IIIA-3,4, 300IIIC-1, 3 300-III-A, C

29-nov-2004c, 30-nov-2004c, 01-dic-2004c, 02-dic-2004c 03-dic-2004c, 04-dic-2004c

Plano 2/8 Plano 5/8 Plano 6/8 Plano 7/8 Plano 8/8

-

K103+989 K147+009

300-I-A-1,2,3, 300-I-C-1,2,3,4 300-III-A-1, 2

300-I-A, C 300-III-A

21-nov-2004c, 22-nov-2004c, 23-nov-2004c, 24-nov-2004c, 25-nov-2004c, 29-nov-2004c

Plano 2/8 Plano 8/8

-

K147+009 K180+997

280-III-A-2,3,4 280-III-C-2,3,4 280-III-B-1

280-III-A, C

19-nov-2004c, 20-nov-2004c, 21-nov-2004c, 22-nov-2004c

-

Plano 1/6 Plano 4/6

K180+997 K207+016

280-I-A-4, 280-I-B-1, 2, 3 280-I-C-2, 4, 280-I-D-1, 3

280-I-B, C, D

16-nov-2004c, 17-nov-2004c, 18-nov-2004c, 19-nov-2004c, Lagu_sonso

-

Plano 2/6 Plano 4/6 Plano 5/6

K207+016 K259+006

261-III-B-2, 4 261-I-B-2 261-III-D-1, 4 261-III-D-2

261-III-B, D 261-I-B

09-nov-2004c, 10-nov-2004c 11-nov-2004c, 15-nov-2004c 16-nov-2004c, 17-nov-2004c Lagu_sonso

-

Plano 2/6 Plano 3/6 Plano 5/6 Plano 6/6

K259+006 K288+994

261-I-D-2, 3, 4 261-III-B-1, 2 261-II-A-3 261-II-C-1, 3

261-I-D, 261-II-C 261-III-B

06-nov-2004c, 07-nov-2004c 08-nov-2004c, 09-nov-2004c

- -

K288+994 K305+028 261-II-A-1, 2, 3

261-I-B, 261-II-A

05-nov-2004c, 06-nov-2004c - -



Cuadro No. 3.6 Relacin de los Documentos Utilizados como Fuente de Informacin para la Construccin de los Modelos Digitales de Elevacin, DEM (Cont.)

Batimetra Detallada del

Ro Cauca (Batimetra PMC) DEM

Cartografa General del Ro Cauca Ao 1998 (Planchas CVC)

Topografa de Llanura de Inundacin (Planchetas

CVC) Ao 2000 Ao 2005

Levantamiento Topog. de Diques

Marginales y Llanura de Inundacin

K305+028 K336+038

242-IV-A-4, 242-IV-B-3 242-IV-C-1,2,3,4 242-IV-D-2

242-IV-A, C

02-nov-2004c, 03-nov-2004c 04-nov-2004c, 05-nov-2004c

- -

K336+038 K366+000

242-II-D-1,2,3,4 242-IV-A-2 242-IV-B-1

242-II-D 242-IV-B

01-nov-2004c, 02-nov-2004c, 25-oct-2004c, 26-oct-2004c, 27-oct-2004c

- -

K366+000 K399+024

242-II-D-1,2,3,4 242-IV-A-2 242-IV-B-1

223-IV-B, D 242-IV-A, B, C 242-II-D

01-nov-2004c, 24-oct-2004c, 25-oct-2004c, 26-oct-2004c, 27-oct-2004c

- -

K399+024 K444+000

223-IV-B-2,4 223-IV-D-4 224-III-A-1, 3, 224-III-C-3 224-I-C-1, 2, 3, 4

223-IV-B, C, D 224-IV-A, B 224-I-A, C 224-III-A

23-oct-2004c, 24-oct-2004c, 22-oct-2004c, 21-oct-2004c

- -

- En aquellos sectores en los que la informacin proveniente del levantamiento

topogrfico de las llanuras de inundacin del Ro Cauca de los aos 2005 2006 coincida con informacin proveniente de otra fuente, se asumieron como vlidos (ms precisos) los registros provenientes del levantamiento topogrfico y se descartaron los restantes.

- En las zonas en las que la informacin obtenida de la cartografa CVC 1998

coincida con los puntos ledos en las planchetas y no se dispona de registros del levantamiento topogrfico de los aos 2005 - 2006, se asumi que la mejor representacin de la llanura de inundacin se obtena con la informacin reportada en las planchetas, dada la incertidumbre que presenta la cartografa CVC 1998.

En gran parte del tramo comprendido entre las abscisas K150+600 y K246+200 se

dispone de informacin no coincidente espacialmente proveniente de las diferentes fuentes empleadas. En los sectores en los que no se observaba coherencia en las elevaciones del terreno reportadas por cada una de las fuentes se ajust la informacin existente (se aumentaba o disminua la cota) a los datos medidos en el levantamiento topogrfico de la llanura de inundacin de los aos 2005 - 2006. Adicionalmente, algunos datos presentaban una diferencia muy grande con la informacin de este levantamiento, por lo cual fueron descartados.



Entre las abscisas K150+600 y K245+200 la ubicacin y la altimetra de los diques de proteccin se tom del Levantamiento de Ejes de Diques Marginales, ya que es una informacin reciente y tomada con un alto grado de precisin. La informacin proveniente de otras fuentes fue descartada.

Algunos puntos provenientes de fuentes diferentes al Levantamiento Topogrfico de la

llanura de Inundacin presentaban diferencias importantes con la gran mayora de registros ubicados a su alrededor, por lo cual fueron descartados. Un alto porcentaje de estos puntos correspondan a errores generados en los procesos de lectura y/o digitacin de la informacin.

3.2.3 Definicin de la Grilla Para la definicin de la grilla (tamao y nmero de celdas) se tuvieron en cuenta los siguientes criterios: En Mike11 GIS 2000 se recomienda no usar ms de 10 millones de celdas para generar

un DEM. El tamao de la celda tiene una alta influencia en el procesamiento de la informacin y

en la resolucin y definicin de las imgenes de la superficie modelada. Para la generacin de mapas de inundacin es necesario que el Modelo Digital de

Elevaciones represente con precisin las caractersticas ms importantes del rea potencialmente inundable.

Durante la generacin del DEM se implementaron grillas computacionales de diferentes tamaos procurando encontrar la que mejor se adecuaba a los requerimientos de tiempo y resolucin. Despus de varios ensayos se opt por utilizar una grilla de 10 m x 10 m, dado que sta permiti generar modelos de elevacin bien definidos (buena resolucin) con una adecuada eficiencia computacional, es decir, con tiempos computacionales razonables. 3.2.4 Generacin de los Modelos Digitales de Elevacin Como ya se anot, el modelo MIKE 11 GIS genera el Modelo Digital de Elevaciones utilizando la estructura TIN (para lo cual requiere de la extensin 3D Analyst del ARC View) y posteriormente convierte los resultados a un formato malla (raster). Considerando el gran volumen de informacin obtenida se decidi, despus de mltiples ensayos, generar DEM`s para tramos de una longitud aproximada de 50 kilmetros. Se encontr que tramos de mayor longitud no permitan un manejo computacional razonable de los archivos generados. En algunos tramos en donde el ro presenta fuertes cambios de direccin fue necesario generar DEM`s de una longitud aun menor para evitar obtener un nmero de celdas demasiado grande.



Para evitar que los DEM`s representaran en forma distorsionada la topografa del terreno en las zonas de empalme se decidi implementar traslapes de un ancho mnimo de 1 Km entre los modelos generados. En los DEM`s se incluyeron algunos diques, poblaciones, carreteras y tributarios menores de los cuales no se dispone su elevacin. Por esta razn tales elementos fueron representados a travs de lneas a las que se les asign una altura arbitraria (+ 2 m para diques, poblaciones y carreteras y - 2 m para tributarios), la cual fue sumada a las elevaciones de la superficie del terreno adyacente. Con el fin de alcanzar una adecuada representacin de la superficie del terreno, durante la generacin de algunos DEM`s fue necesario ajustar la informacin mediante la implementacin de uno o ms de los siguientes procedimientos: Los modelos generados fueron contrastados con las fotografas areas tomadas por

CVC en el ao 1999, las cuales fueron georreferenciadas durante la implementacin del Sistema de Informacin Geogrfica de la zona de estudio (ver volumen III de la Fase III) (CVC Universidad del Valle, 2007). Esta comparacin permiti identificar y aclarar algunos detalles de los cuales no se dispona de suficiente informacin, especialmente en lo referente a la localizacin de los diques y la extensin de las zonas potencialmente inundables. Como resultado de esto, algunos puntos dudosos fueron eliminados y algunos elementos fueron incluidos asignndoles una elevacin obtenida a partir de la interpolacin

optimización del modelo hidrodinámico y generacion de mapas de inundacion del rio cauca

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