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ESTUDIO DE HIDROLOGÍA, SEDIMENTOS Y COLMATACION EN EL EMBALSE DEL
SISGA.
MILLER ESTEBAN GONZÁLEZ PÉREZ
EDITH TATIANA PRIETO CUEVAS
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
BOGOTÁ D.C – 2019
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ESTUDIO DE HIDROLOGÍA, SEDIMENTOS Y COLMATACION EN EL EMBALSE DEL
SISGA.
MILLER ESTEBAN GONZÁLEZ PÉREZ
EDITH TATIANA PRIETO CUEVAS
Trabajo de grado para obtener el título de Ingenieros Civiles.
ASESOR: JESÚS ERNESTO TORRES QUINTERO
INGENIERO CIVIL, MSC.
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
BOGOTÁ D.C – 2019
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3
Nota de aceptación
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
Presidente del Jurado
______________________________________
Jurado
______________________________________
Jurado
Bogotá D.C., Noviembre de 2019.
4
Dedicatoria
Primero que todo debo dedicar este trabajo a Dios quien me brindó la
sabiduría para poder desarrollar este proyecto de grado. A mis padres por todo el
esfuerzo que hacen cada día por sus hijos y bridarme su apoyo incondicional, a ti
hija por ser el motor y esfuerzo para culminar este ciclo.
Edith Tatiana Prieto Cuevas.
En primera instancia quiero dedicar este logro a Dios quien me brindo la
paciencia, inteligencia y persistencia suficiente para poder culminar este trabajo. A
mi familia quienes son un motor muy importante en mi vida y gracias al esfuerzo
que han realizado es que estoy logre este triunfo. Por ultimo quiero dedicar este
trabajo al Ing. Jesús Ernesto quien fue un gran apoyo durante el proceso de este
trabajo.
Miller Esteban Gonzales Pérez.
5
Agradecimientos
Damos nuestros agradecimientos a:
A la universidad católica por los profesores que han brindado para adquirir cada
uno de los conocimientos. Ingenieros gracias por formarnos durante el desarrollo
de la carrera.
Al profesor Ing. Jesús Ernesto Torres por toda su dedicación y paciencia lo cual
fue vital para el desarrollo de este proyecto de grado.
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN 1
2. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN. 2
2.1 ANTECEDENTES 2
2.2 JUSTIFICACIÓN 2
3. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. 4
3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4
3.2 FORMULACIÓN DE LA PREGUNTA 4
4. MARCO DE REFERENCIA 5
4.1 MARCO CONCEPTUAL 5
4.2 MARCO TEÓRICO 7
4.2.1 Estado actual del conocimiento del problema. 7
4.2.2 Transporte de Sedimentos 8
4.2.2.1 Clasificación 8
4.2.2.1.1 Transporte por arrastre de fondo 8
4.2.2.1.2 Transporte en suspensión 9
4.2.3 Batimetría 9
4.2.3.1 Equipos 10
4.2.3.1.1 Ecosonda Multihaz Reaason Seabat 7125 10
4.2.3.1.2 Aplanix POS MV 11
4.2.3.1.3 Perfilador de velocidad AML 11
4.2.3.1.4 SVP 70 sensor de velocidad 12
4.2.3.2 Metodología de captura de información LIDAR – Cámara digital 12
4.3 MARCO LEGAL 13
4.4 MARCO GEOGRÁFICO 15
4.4.1 Municipio 15
4.4.2 Reseña Histórica 15
4.4.3 Embalse El Sisga 15
4.5 ESTADO DEL ARTE 18
5. OBJETIVOS 21
5.1 OBJETIVO GENERAL 21
5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 21
6. ALCANCES Y LIMITACIONES. 22
6.1 ALCANCE 22
6.2 LIMITACIONES 22
7. METODOLOGÍA 23
8. RESULTADOS Y ANALISIS DEL MISMO. 25
9. CONCLUSIONES. 53
10. RECOMENDACIONES 54
11. BIBLIOGRAFÍA 55
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Mapa Conceptual .......................................................................................... 6
Ilustración 2. Transporte por arrastre de fondo. ................................................................. 8
Ilustración 3. Transporte en suspensión. ........................................................................... 9
Ilustración 4. Ecosonda.................................................................................................... 10
Ilustración 5. Aplanix POS MV ......................................................................................... 11
Ilustración 6. Perfilador de velocidad. .............................................................................. 11
Ilustración 7. Sensor de velocidad ................................................................................... 12
Ilustración 8. Taludes y Ancho de Cresta. ........................................................................ 28
Ilustración 9. Sección Transversal. .................................................................................. 28
Ilustración 10. Relleno De La Represa. ............................................................................ 29
Ilustración 11. Grafica para hallar el Tc y el tamaño de las particular. ............................. 36
Ilustración 12. Punto 62- .................................................................................................. 37
Ilustración 13. Estaciones continúas TUNA, GARA, ABPW, BOGA, ABCC y DORA –
MAGNA-ECO. ................................................................................................................. 43
Ilustración 14. Localización vértices nuevos embalses del Sisga.- 2018 ......................... 44
Ilustración 15. Modelo de terreno Batimetrico LiDAR-2018. ............................................. 45
Ilustración 16. Cobertura total de vuelo LiDAR - 2018. .................................................... 45
Ilustración 17. Modelo Digital de Terreno Integrado 3D (Batimetría & LiDAR - 2018. ....... 46
Ilustración 18. Secciones transversales levantadas en 2003 sobre Modelo de Terreno de
2018. ............................................................................................................................... 49
Ilustración 19. Cota año 2018: 2670 msnm vs. Cota año 2003: 2670.35 msnm. .............. 50
Ilustración 20. – Esquema niveles de cada sección ......................................................... 51
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Referencia Estado Del Arte. ............................................................................... 18
Tabla 2. Referencia Estado Del Arte, Bibliografías En Ingles. .......................................... 19
Tabla 3. Funcionamiento Del Sisga. ................................................................................ 25
Tabla 4. Promedios de evaporación embalse del Sisga año 2004. ................................. 31
Tabla 5. Promedios de evaporación embalse del Sisga año 2018. ................................. 32
Tabla 6. Precipitaciones medias embalse del Sisga . ...................................................... 34
Tabla 7. Evapotranspiración Estación Represa Del Sisga. .............................................. 34
Tabla 8. Balance Hídrico. ................................................................................................. 35
Tabla 9. Resultados De Laboratorio. ................................................................................ 36
Tabla 10. Resultado De Caudales y Solidos En Suspendidos, Rio San Francisco. .......... 37
Tabla 11. Características Rio San Francisco.. ................................................................. 37
Tabla 12. Resultados Ecuación De Duboys. .................................................................... 38
Tabla 13. Cálculo De Sedimentos En m3. ....................................................................... 38
Tabla 14. Punto de base para creación de Red Geoposicionamiento-Estudio 2004. ....... 39
Tabla 15. Puntos de control - Estudio 2004. .................................................................... 39
Tabla 16. Volumen Del Embalse-2004. ............................................................................ 40
Tabla 17. Volumen Del Embalse-2018 ............................................................................. 47
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Localización de la subcuenca Sisga. ................................................................ 17
Figura 2. Isoyetas de precipitación embalse del Sisga. .................................................... 17
ANEXOS
Anexo 1 Página 6 ubicación geográfica, Informe técnico final del embalse Sisga.
Anexo 2 Bathymetry and siltation rate for Dokan Reservoir, Iraq; Artículo en ingles.
Anexo 3 Planos suministrados por ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda. Donde se
verifica todo el estudio realizado en el 2004.101.2Estado del arte ,
bibliografías en Ingles.
Anexo 4 Documentos suministrados por la CAR. Donde se verifican losl estudio
realizado en el 2003 y 2018
Anexo 5 Resultados Laboratorio CAR Calidad del agua.
RESUMEN
El embalse del sisga es uno de los grandes embalses en Cundinamarca,
es uno de los encargados de controlar los volúmenes de agua del rio Bogotá, su
construcción fue con el objeto de almacenar agua para proveerla de forma
gradual a la planta Tibitoc y así suplir otras demandas a través del rio Bogotá,
poder controlar inundaciones en la sabana de Bogotá, también atrapar crecientes
en la cuenca del rio Sisga. Este gran cuerpo de agua también es un gran
generador de energía para Bogotá y municipios aledaños a este. Uno de los
grandes contribuyentes de agua para este embalse es el rio San Francisco, el
cual suministra casi el 60% de agua que llega.
Durante el año 2004 se realizó un estudio batimétrico en este embalse con
la tecnología disponible de esta época. Los resultados que arrojaron durante este
tiempo fue que el embalse a través de los 53 años de funcionamiento quedo con
un volumen útil del 95% y un volumen muerto del 5%, lo cual indica un tasa de
sedimentación anual del 0.2%.
En el año 2018 se volvió hacer un estudio batimétrico, esta vez con
ecosondas y equipos de alta tecnología con los cuales encontraron ciertas
inconsistencias al momento de comparar datos de la batimetría realizada en el
2004.
En el desarrollo de este proyecto de grado se buscó hacer todo el estudio
hidrológico, caudales, sedimentación y colmatación del embalse de acuerdo a los
datos suministrados por la CAR, para así poder estimar la cantidad de
sedimentos depositados en el embalse y generar un año aproximado de vida útil
en el embalse del Sisga.
ABSTRACT
The sisga reservoir is one of the great reservoirs in Cundinamarca, it is one
of the ones in charge of controlling the volumes of water of the Bogotá river, its
construction was in order to store water to provide it gradually to the Tibitoc plant
and thus supply other demands through the Bogotá river, to be able to control
floods in the savanna of Bogotá, also to catch floods in the Sisga river basin. This
large body of water is also a great power generator for Bogotá and surrounding
municipalities. One of the major contributors of water for this reservoir is the San
Francisco River, which supplies almost 60% of the water that arrives.
During the year 2004 a bathymetric study was carried out in this reservoir
with the available technology of this era. The results they produced during this time
were that the reservoir through the 53 years of operation was left with a useful
volume of 95% and a dead volume of 5%, which indicates an annual sedimentation
rate of 0.2%.
In 2018, a bathymetric study was made again, this time with echo sounders and
high-tech equipment with which they found certain inconsistencies when
comparing data from the bathymetry carried out in 2004.
In the development of this degree project, the entire hydrological study, flows,
sedimentation and filling of the reservoir were sought according to the data
provided by the CAR, in order to estimate the amount of sediments deposited in
the reservoir and generate an approximate year of useful life in the Sisga reservoir.
1
1. INTRODUCCIÓN
La generación de sedimentos en un terreno cóncavo como se puede presentar
en el embalse del Sisga es un tema complejo de tratar ya que estos sedimentos
van generando reducción en la vida útil del embalse, dando como resultado una
perdida sustancial de profundidad en dicho embalse. En Colombia, es común
encontrar que los planes de desarrollo, ya sea económico o social, no suelen
incluir medidas de conservación y protección de los recursos naturales (agua,
suelo, aire, fauna y vegetación), esto ha traído como consecuencia el deterioro de
dichos recursos, lo cual se ha manifestado en la reducción de terrenos aptos para
la agricultura, desaparición de bosques primarios o destrucción de la cobertura
vegetal, entre otros. En la actualidad muchas ciencias se están volcando a la
preservación de estos recursos naturales ya que con el cambio climático se están
presentando muchas sequias, grandes apagones por falta de energía las cuales
viene de hidroeléctricas y racionamiento de agua en algunos lugares del país y del
mundo
En el presente proyecto de investigación abarcaremos cuatro temas
fundamentales. El primero de estos temas será las características físicas y
topográficas del embalse del Sisga para poder dimensionar y entender un poco su
comportamiento en el presente. El segundo tema que trataremos es un estudio
hidrológico con precipitaciones y caudales de entrada y salida del embalse, para
así empezar a darnos cuenta que tanta agua recibe, que tanto puede almacenar y
que tanta agua gasta. El tercer tema será una explicación de métodos
tecnológicos como lo son las batimetrías, se investigará y estudiaran las
batimetrías realizadas en el embalse a lo largo del tiempo. Estos tres temas
anteriores se unirán y analizaran con el fin de poder llegar al cuarto y último punto
que es analizar la colmatación para así estimar la proyección de la vida útil del
Embalse.
2
2. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN.
2.1 ANTECEDENTES
Los estudios del embalse Sisga comenzaron en agosto de 1948 y la
construcción de las obras comenzó en 1949 y terminó en los primeros meses de
1951.
La Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca – CAR, como entidad
operadora de los Embalses del Sisga y el Neusa, que forman parte del Embalse
Agregado de la Sabana de Bogotá, dentro del esquema de regulación del caudal
del Río Bogotá para control de crecientes, abastecimiento de agua, agricultura,
ganadería, industria en sus diferentes modalidades y otros usos, ha contratado a
ESTUDIOS Y ASESORÍAS Ltda. Con el fin de evaluar la capacidad real de los
embalses a más de 50 años de su construcción, y diagnosticar su estado de
sedimentación y sus perspectivas de funcionamiento futuro. Este trabajo se
desarrolló en diciembre del 2003. (Ingenieros Consultores Ltda, 2004)
La Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca – CAR, ha contratado a
INGENIEROS CIVILES Y GEODESIA SAS. Con el fin de presentar la metodología
y resultados obtenidos de las actividades realizadas del levantamiento
topobatimétrico del embalse del Sisga. Este trabajo se desarrolló en noviembre del
2018. (INCIGE, 2018)
En la revisión bibliográfica existen una variedad de documentos académicos
que relacionan cuencas que alimentan al embalse El Sisga.
Documentos académicos; Modelación hidrológica y análisis de la influencia de
la cobertura vegetal en la generación de caudales de la cuenca de la quebrada
granadillo en los años 1993 y 2009 a partir de aerofotografías y cartografía del
instituto geográfico Agustín Codazzi, está quebrada es afluente del embalse El
Sisga. (Beltran S/Prado C, 2015). Modelación hidrológica del río san francisco en
la cuenca abastecedora al embalse el Sisga. El cual consiste en analizar el
comportamiento de la cuenca, teniendo en cuenta características como cobertura
vegetal, tipo de suelo y uso del mismo. (Salinas A, 2017)
2.2 JUSTIFICACIÓN
El mayor problema que enfrentan las grandes presas es el acortamiento de la
vida útil, fenómeno común a la mayoría de presas del mundo, ocasionada por la
acelerada erosión de las cuencas de captación, con lo cual las presas tienden a
colmatarse rápidamente por la acumulación acelerada de sedimentos a tasas
3
muy superiores a las previstas en los diseños (Jiménez, O., Farías, H., 2005). Por
ello, la sedimentación de embalses es un tema de mucho interés por
constituir un grave problema, y más aún en países con mayor incidencia de
fenómenos hidrológicos extremos (Spalleti, P., Brea, J. 1998). (Silva R./Nomberto
O., 2015)
El reporte del IDEAM (Instituto De Hidrología, Meteorología y Estudios
Ambientales), indica que la capacidad de los embalses en Colombia se encuentra
en un óptimo nivel de abastecimiento. (Elpais.com, 2012). Colombia es uno de los
países con mayor número de recursos hídricos en el mundo. Las represas más
importantes en el país son Regadera, los ríos Muña, Neusa, Sisga y Tominé, hoy
en día se cuenta con una totalidad de 23 Embalses ubicados en las regiones
Antioquia, Caribe, Centro, Oriente y Valle.
Dado el uso de estos lagos superficiales o represas existentes en el país, es de
gran necesidad la realización de esta investigación debido a la gran importancia a
nivel ambiental, económico y social. También es importante el estudio de estos
Embalses ya que El Consejo Nacional De Operación Del Sector Eléctrico, el cual
tiene como función principal acordar los aspectos técnicos para garantizar que la
operación del Sistema sea segura, confiable y económica, obliga a realizar el
análisis de sedimentos y colmatación con el fin de determinar el embalse útil y el
embalse muerto de la represa.
El trabajo de investigación es viable dado a que nos han facilitado información
sobre los antecedentes metodológicos para determinar la hidrología y la
colmatación de los embalses, particularmente en el Embalse del Sisga es viable
ya que se realizara visitas y se procederá a la búsqueda de información de
batimetrías.
El Impacto en el entorno de trabajo de Investigación es importante porque se
determina la cantidad Sedimentos y colmatación de embalse del Sisga y Proyectar
su vida útil. En el contexto de la Ingeniería Civil, es importante porque se fortalece
la línea de investigación saneamiento de comunidades en las áreas de hidrología
e hidráulica.
4
3. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En Colombia se presenta una falta de investigación de los sedimentos que
generan el proceso de colmatación en Embalses. Estos estudios son de gran
importancia dado a que estas acumulaciones producen pérdidas de capacidad
inicial de almacenamiento y disminución de la vida útil en embalses, debido a la
reducción de volumen y aumento de presencia de sedimentos. Esto afecta
principalmente al uso de los embalses como la disminución de agua para
abastecimiento de poblaciones cercanas de uso humano e industrial, también a la
producción hidroeléctrica por el desgaste de las palas de las turbinas que presenta
atasco de sedimentos.
Teniendo en cuenta lo anterior surge la necesidad de conocer el embalse útil y
el embalse muerto del Embalse del Sisga, sabiendo que una de las herramientas
para cuantificar el volumen de sedimentos acumulados es la realización de
ensayos de batimetrías detalladas.
3.2 FORMULACIÓN DE LA PREGUNTA
¿Con los ensayos de Batimetrías realizadas en el Embalse Del Sisga, se
puede obtener información de la Colmatación, tasa de sedimentos y vida útil
esperada del Embalse?
5
4. MARCO DE REFERENCIA
4.1 MARCO CONCEPTUAL
Para una mejor compresión del presente trabajo de grado, se presenta a
continuación las definiciones generales dentro de las cuales se desarrolla la
investigación.
Caudal: “Corresponde al volumen de agua que pasa instantáneamente por la
sección de aforos en la unidad de tiempo y se expresa en metros cúbicos por
segundo (m2/s) o en litros por segundo (l/s), cuando se manejan pequeñas,
magnitudes.” (IDEAM I. D., 2007)
Embalse: “Los embalses constituyen lagos o lagunas artificiales creados por el
hombre para almacenar agua, usualmente con el propósito de generación de
electricidad, aunque también para prestar otros servicios como control de
caudales, inundaciones, abastecimiento de agua y para riego”. (IDEAM, 2019)
Evaporación del agua: “Emisión de vapor de agua por una superficie libre a
temperatura inferíos a su punto de ebullición.” (Monsalve, 2014)
Evapotranspiración: “Cantidad de agua transferida al suelo a la atmosfera por
evaporación y por la transpiración de las plantas.” (Monsalve, 2014)
Precipitación: “Agregado de partículas acuosas, liquidas y sólidas, cristalizadas o
amorfas, que caen de una nube o grupo de nubes y alcanzan el suelo.” (Monsalve,
2014)
Sedimentos: “Material solido acumulado el cual pasa por un proceso de erosión,
degradación y transporte.” (Allen Bateman, 2007)
Transpiración: “Proceso por el cual el agua de la vegetación pasa a la atmosfera
en forma de vapor.” (Monsalve, 2014)
Así mismo a continuación se presenta un mapa conceptual donde enmarcan
los conceptos teóricos que se utilizarán para el desarrollo de esta investigación
6
Ilustración 1. Mapa Conceptual
Tipos Características como Metodología
Fuente: Propia.
ESTUDIO DE HIDROLOGÍA, SEDIMENTOS Y COLMATACION EN EL
EMBALSE DEL SISGA
Embalses
Estacionales Horarios
Tienen la capacidad de
almacenar agua durante
la estación lluviosa, para
tratar de regularla en
forma eficiente y de
acuerdo con la
demanda, durante el
período seco o de
estiaje.
Tienen una capacidad
de almacenamiento
relativamente baja y
generalmente su
vaciado se realiza en
términos de horas,
condición que justifica
su nombre.
Hidrología
o Precipitación
o Evapotranspiración
o Caudales entrada y
salida
Levantamiento Topo
batimétrico.
Batimetria
o Levantamiento Hidrográfico.
o Sistema de posicionamiento
satelitales.
o Medición y registro de
profundidades.
Proceso de sondeo para
obtener los perfiles
sumergidos en bahías,
lagos, embalses, etc
Estudio de sedimentos y
Colmatación
7
4.2 MARCO TEÓRICO
4.2.1 Estado actual del conocimiento del problema.
La investigación se ubica en el estado actual del conocimiento del problema,
dado a que en la actualidad toda región que posee un Embalse destinado al
abastecimiento de poblaciones cercanas, generación de energía eléctrica, riego de
cultivos, uso industrial y entre otros. Tiene conocimiento del proceso de
colmatación o el problema de aterramiento de embalses. Esto genera
acortamiento de su vida útil, fenómeno el cual es común que suceda a la mayoría
de las presas del mundo.
Un ejemplo de este proceso de colmatación se puede reflejar en la situación de
los embalses Españoles. “España es uno de los países del mundo con mayor
número de embalses, algunos de los cuales ostentaron en su momento récords de
altura del muro de contención o de la capacidad de almacenamiento. Actualmente,
más de 1200 grandes presas embalsan un volumen estimado en algo más de
56000 hm3.
Sin embargo, aunque se antojan de vital importancia para valorar la situación
del problema del aterramiento, no abundan los estudios, mucho menos
sistemáticos, sobre los procesos de sedimentación y colmatación de los embalses
españoles. Poco más de un centenar de ellos han sido analizados con cierto
detalle en las últimas décadas.” (Tecnologia y Tierra, 2018)
Una batimetría se refiere al levantamiento topográfico del relieve de superficies
del terreno cubierto por el agua, sea este el fondo del mar o el fondo de los lechos
de los ríos, ciénagas, humedales, lagos, embalses, etc. es decir, la cartografía de
los fondos de los diferentes cuerpos de agua. (IDEAM I. d., 2019)
En la revisión bibliográfica sobre ensayo de Batimetrías en Colombia se
encuentran; Desde 1998 se han realizado Batimetrías en los mares de Colombia,
el Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas a través de la
Dirección General Marítima (DIMAR) ha publicado 9 cartas batimétricas en el mar
Caribe y el océano Pacífico basándose en la experiencia obtenida durante el
desarrollo del proyecto Carta Batimétrica Internacional del Mar Caribe y Golfo de
México. (CIOH, 1998;2019) En el año 2005, la identidad INGAMEG (Ingeniería,
Ambiente y Energía) efectuó el levantamiento topográfico y Batimetría del
8
Embalse de la central Hidroeléctrica de Prado - Tolima, con el fin de determinar el
embalse útil y el embalse muerto de la represa de Hidroprado. (INGAMEG, 2005).
Así mismo en el año 2014 el IDEAM (Instituto De Hidrología, Meteorología y
Estudios Ambientales) realizo el análisis hidrológico del Lago de Tota, con el fin de
determinar los caudales medios de los afluentes que poseen medición de niveles
con estaciones Limnimétricas operadas por el IDEAM, también realizar un
levantamiento batimétrico del Lago de Tota con el equipo ADCP para estimar la
curva de capacidad del Lago. (IDEAM I. D., 2014)
4.2.2 Transporte de Sedimentos
El movimiento de los sedimentos en las corrientes afecta la morfología del
cauce, variando su configuración en el tiempo (Sección transversal y forma en
planta).También este movimiento de materiales en el rio afecta a diversidad de
estructuras alterando su normal funcionamiento.
4.2.2.1 Clasificación
4.2.2.1.1 Transporte por arrastre de fondo
Es la forma más agresiva de transporte de materiales en los ríos, está
relacionada con la existencia de esfuerzos tangenciales muy superiores al crítico o
resistencia de los materiales de fondo.
El arrastre de fondo es el material que forma el fondo del cauce y que es
arrastrado por la corriente dentro de una capa adyacente al fondo y cuyo espesor
es igual a dos veces el diámetro de la partícula considerada.
Ilustración 2. Transporte por arrastre de fondo.
Fuente: Dr., Constantino Domínguez Sánchez / Departamento de Hidráulica, FIC. Transporte De
Sedimentos.
9
4.2.2.1.2 Transporte en suspensión
Si el material de fondo es fino o la corriente tiene una velocidad alta que
genera una fuerte turbulencia, la corriente tiene suficiente poder para levantar las
partículas del fondo y mantenerlas en suspensión .También pueden mantenerse
partículas en suspensión que proceden de aguas arriba y ellas reciben el nombre
de gasto de lavado. (Departamento de Hidraulica. FIC, 2019)
Para cuantificar la cantidad de material es necesario tomar muestras a
diferentes profundidades (Y), y con ello determinar la concentración de material
sólido.
Ilustración 3. Transporte en suspensión.
Fuente: Dr., Constantino Domínguez Sánchez / Departamento de Hidráulica, FIC. Transporte De
Sedimentos.
4.2.3 Batimetría
Al igual que en los levantamientos topográficos convencionales, se determinan
las coordenadas X, Y y Z, esta última corresponde a las profundidades de los
cuerpos de agua levantados. De esta manera dependiendo del detalle con el que
se lleve a cabo la batimetría, se pueden describir los fondos y el relieve de los
cuerpos de agua y todas aquellas anomalías que en ellos puedan existir.
Las aplicaciones de los levantamientos batimétricos son muy amplias, permiten
estimar los volúmenes almacenados en los cuerpos de agua y conocer la dinámica
de los lechos de ríos identificando zonas de socavación y áreas de depósito, que
en ocasiones puede ocasionar la formación de islas en el río; también ofrece
información para la navegación en grandes ríos. Particularmente los
levantamientos batimétricos son insumo indispensable para aplicar cualquier
10
software de modelación hidráulica lo cual permite evaluar el tránsito de crecientes
con fines de pronóstico hidrológico. (IDEAM I. d., 2019)
4.2.3.1 Equipos
El tamaño y la profundidad del cuerpo de agua determinan el equipo a usar.
4.2.3.1.1 Ecosonda Multihaz Reaason Seabat 7125
A continuación, se describen las características básicas de la ECOSONDA
MUTIHAZ de referencia REASON SEABAT 7125 implementada durante los
trabajos de campo. (INCIGE, 2018)
Ilustración 4. Ecosonda
Fuente: Informe Técnico INCIGE Ingenieros Civiles y Geodesia SAS
• Frecuencia de operación: 200Khz y 400Khz. (Dupla frecuencia).
• Requerimiento de energía: 111/220 VAC, 50/60Hz.
• Resolución: hasta 6mm.
• Ancho del Haz: de 0,5° x 1° en 400Khz y 1° x 2° en 200Khz.
• Máximo Ping: 50Hz.
• Función Auto Rango (Autopilot): selección en forma automática de los
parámetros óptimos de configuración del multihaz en función de la profundidad, sin
intervención del operador.
• Rango de Profundidad: de 0,5m a 500m.
• Formatos de datos de salida: Bathymetry, Side-Scan, Snippets, Gbit
Ethernet utilizando protocolos UDP o TCP/IP y la información completa de la
columna de agua (para ajuste del sonar)
• Sistema de compensación de rolido: Compensa el rolido (Roll) en tiempo
real en todo el sector de barrido para obtener pasadas parejas e incrementar la
eficiencia del levantamiento.
11
• Compensación de canales (channel normalization): El sistema compensa
cualquier tipo de variación interna en los circuitos producidos por temperatura,
cerámicas del conjunto de transductores y otras características físicas.
• Sistema de posicionamiento y orientación (POS) inercial asistido por GNSS
(sistema global de navegación satelital) que garantiza el cálculo y corrección de
latitud, longitud, altitud, rumbo, inclinación, balanceo.
4.2.3.1.2 Aplanix POS MV
Ilustración 5. Aplanix POS MV
Fuente: Informe Tecnico INCIGE Ingenieros Civiles y Geodesia
4.2.3.1.3 Perfilador de velocidad AML
Sistema de medición y corrección de la velocidad del sonido desde la superficie
del agua y a través de la columna de agua, determinando los ángulos de llegada
de los haces (Beams) con relación del cabezal del transductor y la refracción
(inclinación) de los haces acústicos. (INCIGE, 2018)
Ilustración 6. Perfilador de velocidad.
Fuente: Informe Técnico INCIGE Ingenieros Civiles y Geodesia
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Rango: 1400 a 1600 m/s
Precisión: 0.03 m/s
Exactitud: 0.05 m/s
Resolución: 0.015 m/s
Respuesta: 47 microsegundos
Respuesta: 47 microsegundos
4.2.3.1.4 SVP 70 sensor de velocidad
Sonda de velocidad del sonido desarrollada para su instalación como montaje
fijo en buques de superficie, equipos fuera de borda, submarinos, vehículos
autónomos submarinos, ROV y otras plataformas autopropulsadas. El SVP 70
utiliza la última tecnología electrónica combinada con un innovador diseño
mecánico para producir un producto compacto, robusto, pero muy flexible.
(INCIGE, 2018)
El SVP 70 utiliza una ruta directa de conexión hacia la ecosonda, compensando
la información al instante para temperatura y presión con sus sensores internos.
(INCIGE, 2018)
Ilustración 7. Sensor de velocidad
Fuente: Informe Técnico INCIGE Ingenieros Civiles y Geodesia
4.2.3.2 Metodología de captura de información LIDAR – Cámara digital
Durante la captura de información combinada LiDAR - cámara digital, adicional
al límite cobertura de información sobre el área de interés, fueron tenidos en
cuenta de manera conjunta los siguientes aspectos:
Especificaciones y requerimientos datos técnicos de los datos LiDAR
o Densidad de puntos por metro cuadrado
13
o Solape entre pasadas
o Recubrimientos
o Precisiones estimadas
Requerimientos de productos FOTOGRÁFICOS O FOTOGRAMÉTRICOS
o Recubrimiento longitudinal entre fotografías
o Recubrimiento transversal entre fotografías
4.3 MARCO LEGAL
Constitución política de Colombia
Art 8. Es obligación del Estado y de las personas proteger las riquezas
culturales y naturales de la Nación.
Art 79. Es deber del Estado proteger la diversidad e integridad del
ambiente, conservar las áreas de especial importancia ecológica y fomentar
la educación para el logro de estos fines.
Art. 80. El Estado planificará el manejo y aprovechamiento de los recursos
naturales, para garantizar su desarrollo sostenible, su conservación,
restauración o sustitución. Además, deberá prevenir y controlar los factores
de deterioro ambiental, imponer las sanciones legales y exigir la reparación
de los daños causados. (Secretaria Distrital de Ambiente, 2017)
Ley 388 de 1997
EL CONGRESO DE COLOMBIA DECRETA: CAPÍTULO I OBJETIVOS Y
PRINCIPIOS GENERALES ARTÍCULO 1o. OBJETIVOS. La presente ley
tiene por objetivos: 1. Armonizar y actualizar las disposiciones contenidas
en la Ley 9a. de 1989 con las nuevas normas establecidas en la
Constitución Política, la Ley Orgánica del Plan de Desarrollo, la Ley
Orgánica de Áreas Metropolitanas y la Ley por la que se crea el Sistema
Nacional Ambiental. 2. El establecimiento de los mecanismos que permitan
al municipio, en ejercicio de su autonomía, promover el ordenamiento de su
territorio, el uso equitativo y racional del suelo, la preservación y defensa
del patrimonio ecológico y cultural localizado en su ámbito territorial y la
prevención de desastres en asentamientos de alto riesgo, así como la
ejecución de acciones urbanísticas eficientes. (Secretaria Distrital de
Ambiente, 2017)
14
Ley orgánica de ordenamiento territorial ley 1454 de 2011 (Junio 28)
Por la cual se dictan normas orgánicas sobre ordenamiento territorial y se
modifican otras disposiciones Objeto de la ley. La presente ley tiene por
objeto dictar las normas orgánicas para la organización político
administrativa del territorio colombiano; enmarcar en las mismas el ejercicio
de la actividad legislativa en materia de normas y disposiciones de carácter
orgánico relativas a la organización político administrativa del Estado en el
territorio; establecer los principios rectores del ordenamiento; definir el
marco institucional e instrumentos para el desarrollo territorial; definir
competencias en materia de ordenamiento territorial entre la Nación, las
entidades territoriales y las áreas metropolitanas y establecer las normas
generales para la organización territorial. (Secretaria Distrital de Ambiente,
2017)
Ley 99 de 1993
Diario Oficial No. 41.146, de 22 de diciembre de 1993 Por la cual se crea el
Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el Sector Público encargado de
la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales
renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental, SINA y se dictan
otras disposiciones. (Secretaria Distrital de Ambiente, 2017)
Decreto-Ley 2811 de 1974 Congreso de Colombia
Art.137
Señala que serán objeto de protección y control especial las fuentes,
cascadas, lagos y otras corrientes de agua naturales o artificiales, que se
encuentren en áreas declaradas dignas de protección. (Secretaria Distrital
de Ambiente, 2017)
Decreto 1594 de 1984 Ministerio de Agricultura
Por el cual se reglamenta parcialmente el Título 1 de la Ley 09 de 1979, así
como el Capítulo II del Título VI - Parte III - Libro II y el Título III de la parte
III - Libro I - del Decreto 2811 de 1974 en cuanto a Usos del Agua y
Residuos líquidos. Los usos de agua en los humedales, dados sus
parámetros físicos-químicos son: Preservación de Flora y Fauna, agrícola,
pecuario y recreativo.
Resolución Nº 157 de 2004 MAVDT
Por la cual se reglamenta el uso sostenible, conservación y manejo de los
humedales, y se desarrollan aspectos referidos a los mismos en aplicación
de la convención RAMSAR. (Secretaria Distrital de Ambiente, 2017)
15
4.4 MARCO GEOGRÁFICO
4.4.1 Municipio
Dentro del contexto nacional el municipio de Chocontá está ubicado en el
departamento de Cundinamarca, centro geográfico y político del país.
Posee una ubicación privilegiada dada su cercanía con la capital del país (75
Km), lo cual le da la posibilidad de extender su economía agrícola, hacia muchas
partes del país, incluso, traspasar las barreras nacionales.
El municipio dentro del contexto departamental:
El municipio de Chocontá se localiza en la parte nororiental del departamento y
limita principalmente con el departamento de Boyacá.
El municipio en el contexto de la provincia:
Chocontá hace parte de la región denominada Sabana Norte junto con Suesca,
Sesquilé, Guatavita, Machetá, Manta, Tibirita y Villapinzón; y junto con los
municipios de Machetá, Manta, Sesquilé, Suesca, tibirita y villapinzon conforma la
llamada provincia de los almeydas. (Alcaldia Municipal De Chocontá
Cundinamarca, 2019)
4.4.2 Reseña Histórica
Chocontá es un municipio de Cundinamarca (Colombia), ubicado en la
provincia del Almeidas, se encuentra a 75km de Bogotá. Chocontá en lengua
Chibcha quiere decir labranza del aliado bueno. En la época precolombina fue
plaza fuerte de los Zipas. Al pueblo aborigen llegaron los españoles el 9 de junio
de 1537, día de pentecostés, fiesta que celebró con una misa el Padre Fray
Domingo de las Casas, quien se dio el nombre de Pueblo del Espíritu Santo. El
poblado estaba situado frente al actual, al otro lado del río Funza, lugar que hoy se
llama Pueblo Viejo. (Wordpress, 2019)
4.4.3 Embalse El Sisga
El Embalse del Sisga es una presa hecha de hormigón ubicada en el curso del
río Sisga, en el municipio de Chocontá en Cundinamarca. Está situada a 55
kilómetros de Bogotá. Su construcción comenzó en 1948 y fue completada en
1951, la represa del Sisga se planeó y construyó para controlar las inundaciones
en la Sabana de Bogotá, además se aprovecha para almacenar el exceso de agua
que se produce en la temporada de invierno y poder utilizarla en época de sequía
16
para abastecer a Bogotá. El embalse del Sisga tiene 148.2 Km2 de superficie, La
estructura de la represa tiene una altura de 52 m medidos desde la base hasta la
corona la cual se encuentra a 2674.5 m.s.n.m., construida en concreto en su
totalidad. Cuenta con un túnel de salida de 346 m de longitud con una sección
transversal en forma de herradura de 8.5 m2 el cual opera como descarga de
fondo con una válvula Howell Burguer de 42 pulgadas de diámetro, y con una
capacidad máxima de 15 m3/s. El vertedero es un canal abierto revestido en
concreto de 650 m de longitud, localizado en la margen derecha con una
capacidad de 160 m3/s con el cual se obtiene un nivel del agua de 2672.45
m.s.n.m.. Para el control del comportamiento de la presa y sus estribos, desde el
punto de vista de filtraciones, cuenta con 14 piezómetros de tubo abierto, los
cuales se monitorean diariamente.
Aguas arriba de la presa se genera un gran embalse, la capacidad de diseño
del embalse era de 101.2 Mm3 que se encontraban cuando la cota de la superficie
del agua era de 2670.4 m.s.n.m., sin embargo en el 2004 la CAR actualizó la
batimetría del embalse y encontró una variación del 11% con respecto a la
capacidad original.
La diferencia obedeció a la colmatación natural del embalse durante 53 años
de funcionamiento y a la diferencia de los métodos utilizados en la época, este
nuevo estudio determinó que la capacidad del embalse es de 94.3 Mm3, volumen
del cual se considera útil el 95% y muerto el 5%. Como sucedió con el volumen del
embalse, en el diseño se contempló un área que luego de estudios detallados
cambió. Inicialmente se estimaba un área de 653 ha, sin embargo en el 2004 se
actualizaron los métodos de medición y se concluyó que el área es de solo 637 ha.
La cuenca que aporta sus aguas al embalse de Sisga es de 148.2 km2 de
superficie, cuenta con un aporte anual medio de 73.1 Mm3 equivalente a un
caudal medio de 2.3 m3/s. El río San Francisco aporta más del 60% de esta
contribución con 1.40 m3/s y la Quebrada Granadillo con 0.381 m3/s. Las demás
cuencas aportantes no cuentan con registros de caudales, pero son importantes
durante la temporada húmeda. (Organizacion Colparques, 2016)
17
Figura 1. Localización de la subcuenca Sisga.
Fuente: SIG CAR 2005
Figura 2. Isoyetas de precipitación embalse del Sisga.
Fuente: SIG CAR 2005
18
4.5 ESTADO DEL ARTE
El problema planteado, se basa en referentes de investigaciones previas,
complementa la idea de investigación en sedimentos e hidrología anterior, dado
alcance al estado del arte actual.
Tabla 1. Referencia Estado Del Arte.
Nombre Autor Lugar Año Descripción
LEVANTAMIENTO
TOPOGRÁFICO Y BATIMÉTRICO
DEL EMBALSE DE LA CENTRAL
HIDROELÉCTRICA DE PRADO –
TOLIMA
INGAMEG (Ingeniería,
Ambiente y Energía)
Tolima,
Colombia Mayo, 2005
Realización del levantamiento
topográfico y batimétrico del
Embalse Central Hidroeléctrica
de Prado, que permita
determinar el embalse útil y el
embalse muerto de la represa de
Hidroprado.
ESTUDIO BATIMÉTRICO DE
LOS EMBALSES
DE ENTREPEÑAS Y BUENDIA
Tragsatec, Gobierno
de España,
Confederación
Hidrográfica De Tajo y
Ministerio de
Agricultura y pesca.
España Mayo, 2018
Determinar la capacidad de
embalse que tienen
actualmente Entrepeñas y
Buendía, en base a la
información topográfica
proporcionada por las
batimetrías que es necesario
llevar a cabo.
PROYECTO LEVANTAMIENTO
BATIMÉTRICO Y TOPOGRÁFICO
DE LOS EMBALSES NEUSA,
SISGA Y HATO DE LA
JURISDICCIÓN CAR
INCIGE, Ingeniero
Civiles y Geodesia
SAS
Colombia Noviembre,
2018
Presentar la metodología y
resultados obtenidos de las
actividades realizadas del
levantamiento topobatimétrico de
los embalses.
Fuente: Propia.
19
Tabla 2. Referencia Estado Del Arte, Bibliografías En Ingles.
Calculation of reservoir capacity loss
due to sediment deposition in the
`Muela reservoir, Northern Lesotho
Liphapang Khaba -
James Andrew Griffiths
Zhejiang,
China 11 Mayo 2017
Highlands Development Authority
(LHDA) with the aim of identifying
reservoir storage capacity loss due
to sediment deposition, between
1985 and 2015. For this purpose,
data from eight surveys completed
between 1985 and January 2015
were analyzed to quantify
bathymetric change between each
survey.
Four interpolation methods (inverse
distance weighting, Kriging, natural
neighbor, and spline); ANEXO 1
Bathymetry and siltation rate for
Dokan Reservoir, Iraq
Hassan, Rebwar1
Al‐Ansari, Nadhir1
Ali, Ammar A.2
Ali, Salahalddin S.3
Knutsson, Sven.
Sulaimani,
Noreste de
Irak.
Noviembre,2014
A bathymetric survey was conducted
in November 2014 for a period of 10
days, using an echo sounder of 200-
kHz single beam. The survey results
indicated an annual average
sediment deposition of 3.8 million
m3. Thirty-two sediment samples
were collected from the reservoir
bed; ANEXO 2
The quantity of sand fraction sediment
in reservoirs as the basis of an
assessment of the bedload transport
from a reservoir catchment
Elangovan Arunbabu,
Seetharaman
Ravichandran and
Paulraj Sreeja
Chennai, India 2014
On the bathymetry, capacity and
internal phosphorus loading of
Krishnagiri Reservoir in Tamil Nadu,
South India, utilizing an acoustic
Doppler profiler and remote sensing
data in an ArcGIS environment.
There was a significant change in
the reservoir bathymetry for the year
2012, compared withthe 2007. The
sedimentation rate was 0.818 MCM
from 1960 to 1990 and 0.83 MCM
over past 5 years. The present
reservoir volume is 35.57 MCM,
having been reduced to nearly half
of its original capacity over a 55 year
span, pointing to a seriously
threatened lifespan. ANEXO 3
20
Continuación de la Tabla 2.
Sediment stratification and bathymetric
survey using sediment echo sounder
in reservoirs and shallow marine areas.
S. H. Jafri*, D. Srinivasa
Sarma and J. M. Sheikh India 25 Diciembre 2010
The sediment echo sounder plays a
pivotal role in
assessing bathymetry as well as in the
stratification of
sediments in reservoirs and shallow
marine areas.
Reservoirs of India are facing reduction in
capacity
due to siltation process and this can be
best quantified
using the sediment echo sounder. The
importance of
this instrument is that it can establish
water depths
and identify significant sub-seabed
reflectors and
shallow stratigraphic units. The sediment
echo sounder
has also proved accurate and expeditious
for reservoir
desiltation studies as well as in shallow
marine areas
for developmental activities. ANEXO 4
Fuente: Propia.
Se Identifica las brechas que existen y el vacío que se quiere llenar con esta
investigación al poder determinar los sedimentos en la cuenca Hidrográfica del
Embalse del Sisga al estudiar las batimetrías y la Colmatación del Embalse. El
trabajo a desarrollar es relevante y pertinente de acuerdo al estado del arte y
disciplina del programa académico de Ingeniería Civil en el área referente a
Hidráulica e Hidrología.
21
5. OBJETIVOS
5.1 OBJETIVO GENERAL
Estudiar la hidrología, los sedimentos y colmatación en el Embalse del Sisga
ubicado en el municipio de Chocontá - Cundinamarca.
5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
● Estudiar las características físicas y topográficas del Embalse del Sisga.
● Realizar el estudio hidrológico, precipitación, evapotranspiración y caudales
de entrada y salida del Embalse del Sisga.
● Estudiar los sedimentos del Embalse del Sisga con análisis de las
batimetrías.
● Analizar la Colmatación y estimar proyección de la vida útil del Embalse.
22
6. ALCANCES Y LIMITACIONES.
6.1 ALCANCE
Este proyecto de investigación pretende recopilar toda la información necesaria
y pertinente para el desarrollo del estudio de hidrología, sedimentos y colmatación
en el Embalse del Sisga ubicado en el municipio de Chocontá en Cundinamarca,
usando como metodología la recopilación de información existente, ensayos de
campo, plasmando los resultados obtenidos en el presente documento.
6.2 LIMITACIONES
● Permisos de ingreso al Embalse del Sisga.
● Carencia de información necesaria para el desarrollo del proyecto.
● Limitaciones de tiempo y agenda por parte de Embalse del Sisga debido a
las autorizaciones por la CAR.
● Utilización de programas tecnológicos como SIG y AutoCAD.
23
7. METODOLOGÍA
El presente trabajo de grado se desarrolló mediante la ejecución de las
siguientes fases.
Fase I - Estudiar las características físicas y topográficas del Embalse del
Sisga:
En esta fase se procedió a recopilar la información básica disponible
relacionada con el embalse del Sisga, para así dar al cumplimiento a uno de los
objetivos propuestos. En este orden de ideas la información se refiere a:
o Características generales de la presa. (Tipo de presa, altura, material,
etc...).
o Estudio del Embalse. (Capacidad de diseño, volumen muerto y útil).
Todo esto a partir de fuentes en línea, y documentos suministrados por la
Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca – CAR.
Fase II - Realizar el estudio hidrológico, precipitación, evapotranspiración y
caudales de entrada y salida del Embalse del Sisga:
Para abarcar nuestro segundo objetivo específico y con el fin de realizar el
respectivo estudio hidrológico se procedió a recopilar toda la información
disponible relacionada con estaciones de precipitación aledañas, con el fin de
estimar los caudales de entrada y un análisis de evapotranspiración. En este
sentido, la información se refiere a:
o Estaciones de precipitación aledañas al Embalse. Estación Sisga
o Evapotranspiración de las estaciones cercanas al Embalse. Sisga
o Caudales máximos absolutos mensuales, medios mensuales y mínimos
medios mensuales en unidades de (m3/s). (Estación La Iberia y Cadillal).
Todo esto a partir de documentos suministrados por la Corporación Autónoma
Regional de Cundinamarca – CAR.
24
Fase III - Estudiar los sedimentos del embalse del Sisga con análisis de las
batimetrías:
En esta fase como en las anteriores se hizo la respectiva recolección de
información de las batimetrías existente en el embalse del Sisga, teniendo como
resultado 2 levantamientos topobatimétricos realizados en el año 2004 y 2018.
Es decir que contamos con secciones transversales, topografía y graficas
relacionadas con el embalse útil de cada año.
Fase IV - Analizar la Colmatación y estimar la vida útil del Embalse:
En esta última fase y ya con la totalidad de información necesaria procedemos a
hacer el análisis y comparación de los dos estudios de batimetrías en los años
2004 y 2018, con el fin de determinar la colmatación del embalse a partir de las
gráficas de volumen útil y estimar proyección de la vida útil con los anteriores
productos.
25
8. RESULTADOS Y ANALISIS DEL MISMO.
Cuencas que abastecen el embalse del Sisga.
La corriente del río San Francisco desemboca al sur del embalse, aportan
sus aguas en el extremo noreste las quebradas del Cangrejo y San Jerónimo y por
el este, hacia la mitad del embalse, entrega la Quebrada El Curí.
Localización.
El embalse del Sisga se localiza en el municipio de Chocontá
(departamento de Cundinamarca), sobre la carretera principal que conduce de
Bogotá a Tunja, a la altura del kilómetro 55 (ver Fotografía 2-2). La presa está
ubicada en las coordenadas geográficas 05°04’N y 73° 44’E, construida con el
objeto de almacenar agua para proveerla gradualmente a la planta Tibitoc y suplir
otras demandas a través del río Bogotá, controlar inundaciones en la Sabana de
Bogotá al atrapar crecientes de la cuenca del río Sisga durante la temporada
húmeda.
Tiene una capacidad útil de 90,12 hm3, a cota máxima de 2.670,35 msnm y
embalse muerto de 4,20 hm3. Regula una hoya tributaria de 148,2 km2, con
aporte anual de 79,1 hm3 (caudal medio de 2,52 m3/s). La precipitación es
cercana a 1.000 mm anuales en los alrededores del embalse, con valores
superiores a 1.300 mm en la cuenca alta, y distribución temporal gobernada por el
régimen unimodal, que comprende una temporada lluviosa que se inicia en mayo y
se extiende hasta octubre, el periodo seco comprende desde diciembre hasta
marzo.
Tabla 3. Funcionamiento Del Sisga.
Fuente: CAR- Corporación Autónoma Regional.
EMBALSE
FUNCIÓN PROPIETARIO OBSERVACIÓN
SISGA Multipropósito: regulación
hídrica, abastecimiento y
control de inundaciones
CAR Ciclo de
recuperación anual
26
El embalse del Sisga, se maneja como un sistema agregado, cuyo fin es
garantizar la oferta segura de agua para múltiples usos en la Sabana de Bogotá.
Durante los periodos de lluvia atrapa crecientes, evitando que fluyan aguas abajo
y causen inundaciones en zonas planas.
Reglas de operación embalse Sisga.
El rango de operación normal está entre la cota máxima a 2668.70 msnm
(volumen útil equivalente a80 hm3), y cota mínima de 2649.0 msnm (volumen útil
equivalente a 7.0 hm3). Fuera de este rango el embalse se maneja bajo
condiciones de emergencia; si se trata de excedencias (niveles altos), se realizan
descargas controladas para mantenerlo por debajo de la cota de rebose si, por el
contrario, alcanza el nivel inferior crítico, se cierra la descarga y las demandas se
atenderán con desembalses del Tominé hasta que recupere los rangos operables.
(CAR)
El embalse del Sisga, es un depósito de agua generado de manera artificial
por la construcción de la represa que lleva su mismo nombre, y que acumula las
aguas de los afluentes del río San Francisco y de la Quebrada Granadilla como el
efluente del río Sisga.
Características del diseño inicial
La Presa: Esta construida con tierra de pedraplén en la cara aguas arriba,
drenaje de la fundación e instalación piezométrica para el control de presiones
internas.
o Altura máxima medida desde la base: 52.0 m
o Elevación de la cresta cota de construcción: 172.50 m
o Elevación de la creta sobre el nivel del mar: 2675.57 m
o Longitud de la cresta: 360.0 m
o Ancho de la corona: 8 .0 m
o Volumen Terraplén: 285700 m3
o Excavación para las fundaciones:5500 m3
o Capacidad del Embalse: 96,331,000 m3
o Embalse muerto estimado de diseño: 5,475,000 m3
o Área inundable: 676 Ha
o Longitud máxima del Lago: 10.4 Km.
o Perímetro del lago en su cota Máxima: 27.1 Km
o Cámara de compuertas: Compuerta deslizante de 4’x 4’ y compuerta
27
de 36” de control manual en la tubería de derivación.
o Cámara de Válvulas: dos válvulas de 8” (una en la tubería de paso
lateral alrededor de la compuerta deslizante y otro para la ventosa de
aire en la tubería de descarga). Una válvula de 6” en la tubería de
paso lateral alrededor de la compuerta de 36” y una válvula de 4”
para la ventosa de aire de la tubería de derivación.
o Longitud del túnel de salida: 346.27 m
o Tubería de descarga: 54” con espesor de 5/8” y longitud aproximada
de 212.46 m, provista de un tubo de Pitot, que indica el nivel del
agua del embalse. En el extremo tiene una válvula de anillo Howell-
Bunger de 42”, para el control de la descarga. Entre la toma y la
descarga presenta una diferencia de nivel de 6 m.
o Túnel: En forma de herradura y área de 7.4 m2, a nivel máximo, se
obtiene una descarga de 15 m3/s.
Rebosadero
o Tipo: Canal Abierto
o Capacidad: 160 m3/s
Descarga de Fondo
o Longitud: 345 m
o Diámetro: 54 pulgadas
o Caudal de descarga 14.6 m3/s
El relleno de la represa se desarrolló en tres etapas.
1. El núcleo central de la represa conformado por un núcleo en tierra y
arenisca meteorizada.
2. Material no arcilloso y arenisca compactada.
3. Arena, Grava y guijarros.
Cubriendo la superficie, hay una capa de 1 m de zampeado de arenisca
sobre otra capa de 0,5 m de grava y guijarros en el talud aguas arriba, aguas
abajo se protege con césped.”1
A continuación se ilustra los esquemas correspondientes a los taludes de
diseño.
1 (Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca. Miguel Ángel Zabaleta Rodríguez y José de Jesús
García Gómez)
28
De acuerdo con la concepción inicial del proyecto de la represa elaborado
en el año de 1950, presenta las siguientes consideraciones.
Taludes y Ancho de Cresta
Ilustración 8. Taludes y Ancho de Cresta.
Fuente: Evaluación Hidrológica e Hidráulica de la cuenca del Embalse del Sisga, 2006.
Sección Transversal Ilustración 9. Sección Transversal.
Fuente: Evaluación Hidrológica e Hidráulica de la cuenca del Embalse del Sisga, 2006.
Relleno de la represa
El relleno de la represa se desarrolló en tres etapas.
El núcleo central de la represa conformado por un núcleo en tierra y
arenisca meteorizada.
Material no arcilloso y arenisca compactada.
Arena, Grava y guijarros.
29
Cubriendo la superficie, hay una capa de 1 m de zampeado de arenisca
sobre otra capa de 0,5 m de grava y guijarros en el talud aguas arriba, aguas
abajo se protege con césped.”2 Ilustración 10. Relleno De La Represa.
Fuente: Evaluación Hidrológica e Hidráulica de la cuenca del Embalse del Sisga, 2006.
o ESTUDIO HIDROLÓGICO.
De acuerdo a la información suministrada por la CAR a partir de datos históricos
de volúmenes, precipitaciones, afluencias y descargas, se presentan las
siguientes gráficas.
Grafica 1. Histórico de Afluencias embalse del SISGA
Fuente: Propia.
De acuerdo a esta grafica la afluencia más baja se presentó durante el año
1995, con un valor promedio de 1,01 miles de m3, después de esto las afluencias
empezaron a ser notorias, llegando así al pico más alto registrado durante el año
2011, con un valor de 4,62 miles de m3 y allí empezó a descender nuevamente
hasta el año 2015 donde se normalizo y llego a picos que se venían presentando
comúnmente.
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
1950 1970 1990 2010
Ca
ud
al
(mil
es
de
m3
)
Año
AFLUENCIAS
30
Grafica 2. Descargas.
Fuente: Propia.
La descarga generada por el embalse del Sisga presenta picos altos y bajos,
pero al mismo tiempo picos medios, los picos altos se presentan durante los años
1976 y 1981. Al mismo tiempo los picos bajos se presentan durante los años 1979,
1985 y 1996, los demás picos de descarga se puede asumir como valores
normales porque presentan un comportamiento regular a lo largo de la historia.
Estos picos altos de descarga se pudieron presentar porque tal vez tuvo que abrir
compuertas para poder bajar los niveles de agua dentro del embalse y a su vez los
picos bajos ocurrieron por épocas donde la descarga de agua no fue la normal,
debido a alguna época de sequía o fenómenos climatológicos presentes durante la
época.
Grafica 3. Volumen.
Fuente: Propia.
1000,0
2000,0
3000,0
4000,0
5000,0
6000,0
0 10 20 30 40 50 60
Ca
ud
al
(mil
es
de
m3
)
Año
DESCARGAS
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Vo
lum
en
(m
ile
s d
e m
3)
Año
VOLUMEN
31
Los volúmenes presentados a lo largo de la historia de este embalse se ven
muy marcados entre los años 1977 y 1988, durante 11 años se presentó picos
muy opuestos entre volúmenes del embalse, registrando volúmenes altos en los
años 1980 y 1986 pero picos muy bajos en los años 1977, 1984 y 1988.
Posteriormente a esto entre el año 1991 y 2016 se presentan cambios de volumen
pero no son tan marcados como en los años mencionados anteriormente. Un
análisis que se puede realizar es que anualmente los volúmenes son opuestos, es
decir, en un año aumenta pero al siguiente disminuye, todo esto es efecto de las
precipitaciones y transporte de aguas generados por los diferentes ríos de aporte
al embale del Sisga.
Grafica 4. Precipitación.
Fuente: Propia.
En esta grafica de precipitación se puede asumir que los cambios de lluvia no
son tan marcados, aunque cada tres o cuatro años los niveles de precipitación
oscilan de forma casi uniforme, mantienen el promedio con tendencia a ir subiendo
periódicamente.
Evaporación
Tabla 4. Promedios de evaporación embalse del Sisga año 2004.
PROMEDIOS EVAPORACION 2004
NUMERO MES
PROMEDIO
EVAPORACION
(mm)
1 ENERO 44,53
2 FEBRERO 43,84
3 MARZO 38,93
400,0
600,0
800,0
1000,0
1200,0
1950 1960 1970 1980 1990 2000Pre
cip
ita
cio
n (
mm
)
Año
PRECIPITACIÓN
32
35,00
40,00
45,00
50,00
55,00
60,00
65,00
70,00
0 2 4 6 8 10 12
Ev
apo
raci
on
(m
m)
Año
EVAPORACIÓN 2004
Continuación de la Tabla 4.
Fuente: Propia.
Grafica 5. Evaporación.2004.
Fuente: Propia.
Tabla 5. Promedios de evaporación embalse del Sisga año 2018.
PROMEDIOS EVAPORACION 2018
NUMERO MES
PROMEDIO
EVAPORACION
(mm)
1 ENERO 45,97
2 FEBRERO 44,95
3 MARZO 51,37
4 ABRIL 72,04
5 MAYO 74,01
6 JUNIO 69,18
4 ABRIL 55,01
5 MAYO 56,52
6 JUNIO 63,79
7 JULIO 61,28
8 AGOSTO 59,95
9 SEPTIEMBRE 60,05
10 OCTUBRE 63,55
11 NOVIEMBRE 66,11
12 DICIEMBRE 52,33
33
Continuación de la Tabla 5.
7 JULIO 65,37
8 AGOSTO 73,91
9 SEPTIEMBRE 41,90
10 OCTUBRE 57,56
11 NOVIEMBRE 55,22
12 DICIEMBRE 40,96
Fuente: Propia.
Grafica 6. Evaporación 2018.
Fuente: Propia.
Grafica 7. Comparación evaporaciones 2004 y 2018.
Fuente: Propia.
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
0 2 4 6 8 10 12
Eav
po
raci
on
(m
m)
Año
EVAPORACIÓN 2018
35,00
45,00
55,00
65,00
75,00
85,00
-3 2 7 12
Ev
apo
raci
on
(m
m)
Mes
COMPARACIÓN EVAPORACIONES
EVAPORACIONES 2004
EVAPORACIONES 2018
34
De acuerdo a estas graficas de evaporación, podemos ver que durante el
año 2004 se presentaba menos cantidad de evaporación en el embalse del Sisga,
al pasar 14 años los efectos del cambio climático han producido un cambio
significativo durante el proceso de evaporación. Se debe tener en cuenta que
durante el año 2018 este nivel de evaporación decreció hasta casi los niveles
registrados en el 2004.
Balance Hídrico
Tabla 6. Precipitaciones medias embalse del Sisga .
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Agost Sept Octubre Noviembre Diciembre
23,3 24,9 53,4 90,7 108,1 248,1 126,1 98,4 65,5 84,4 65,3 29,4
Fuente: Propia.
Grafica 8. Precipitaciones Embalse Del Sisga.
Fuente: Propia.
Tabla 7. Evapotranspiración Estación Represa Del Sisga.
EVAPOTRANSPIRACION ESTACION REPRESA DEL SISGA
En
e
Fe
b
Marz
o
Abr
il
May
o
Juni
o Julio
Agost
o
Septiemb
re
Octubr
e
Noviemb
re
Diciembr
e Total
PROM
(Temperatura)
19,
4
11,
0 10,3
10,
6 10,2 9,3 9,0 9,0 9,9 10,7 11,0 10,4 130,8
Precipitación mm
23,
3
24,
9 53,4
90,
7
108,
1
248,
1
126,
1 98,4 65,5 84,4 65,3 29,4
1017,
6
i j 7,8 3,3 3,0 3,1 2,9 2,6 2,4 2,4 2,8 3,2 3,3 3,0 39,9
A
1,1
3
Ej
95,
1
50,
2 46,6
48,
1 46,1 41,5 40,0 40,0 44,6 48,6 50,2 47,1 598,1
factor corrección
1,0
2
0,9
3 1,03
1,0
2 1,06 1,03 1,06 1,05 1,01 1,03 0,99 1,02
Ej corregido
97,
0
46,
7 48,0
49,
1 48,8 42,8 42,4 42,0 45,0 50,1 49,7 48,0 609,6
Fuente: Propia.
0,050,0
100,0150,0200,0250,0300,0
PRECIPITACIÓN EMBALSE DEL SISGA
35
Tabla 8. Balance Hídrico.
BALANCE HIDRICO ESTACION DEL SISGA
Ene
Fe
b Mar
Ab
r
Ma
y Jun Jul Ago Sept Oct Nov Dic Total
Precipitación
Pm 23,3
24,
9 53,4
90
,7
10
8,1
248
,1
12
6,1 98,4 65,5 84,4 65,3 29,4
1017,
6
ETP
corregido 97,0
46,
7 48,0
49
,1
48,
8
42,
8
42,
4 42,0 45,0 50,1 49,7 48,0 609,6
Δ
-
73,7
-
21,
8 5,4
41
,6
59,
3
205
,3
83,
7 56,4 20,5 34,3 15,6
-
18,6
Variación alm
(Alm) 7,7
-
14,
1 -8,7
33
,0
92,
2
100
,0
10
0,0
100,
0 100,0
100,
0 100,0 81,4
Déficit 0,0
Exceso 0,0 0,0 0,0
0,
0 0,0
197
,5
83,
7 56,4 20,5 34,3 15,6 0,0 408,0
Δ Alm
-
73,7
-
21,
8 5,4
41
,6
59,
3 7,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
-
18,6
ETR (mm) 97,0
46,
7 48,0
49
,1
48,
8
54,
0
54,
4 55,0 45,0 50,1 49,7 48,0 645,8
Índice de
Aridez 0 0 0 0 0
-
0,2
62
-
0,2
8
-
0,30
875 0 0 0 0 -0,059
Fuente: Propia.
Podemos observar que en la gráfica de precipitaciones durante las series
históricas, el mes que presenta mayor precipitación es el de Junio, así mismo se
ve relacionado con la temperatura presentada durante este mes ya que es de las
más bajas en comparación con las demás. Del balance hídrico se puede analizar
que de Junio a agosto son los datos más bajos.
o ESTUDIO DE LOS SEDIMENTOS DEL EMBALSE DEL SISGA APARTIR
DE LA ECUACIÓN DE DUBOYS.
Ecuacion de Duboys
“DuBoys (1847-1924) presentó el proceso del transporte de sedimentos de forma
esquemática como el movimiento de partículas entre una serie de capas que
deslizan unas sobre otras, de forma similar al de un fluido viscoso entre dos
placas. La formulación refleja la capacidad de transporte basada en el exceso de
36
la tensión tangencial existente sobre la crítica, definiendo esta tensión tangencial
crítica como el valor a partir del cual se produce el transporte de partículas. Como
se comentó antes, desde ese momento se abandona en cierta medida el análisis
de las velocidades límite de erosión, para focalizar los estudios de transporte de
sedimentos utilizando las tensiones tangenciales. De forma genérica la fórmula de
DuBoys responde a la siguiente expresión.” (CORPORACION AUTONOMA
REGIONAL, 2017)
𝑄𝑏 = 𝐾 𝜏𝑏 (𝜏𝑏 − 𝜏𝑐)
𝑄𝑏: Caudal solido de fondo
K: Constante
𝜏𝑏: Tensión tangencial o cortante en el fondo
𝜏𝑐: Tensión tangencial critica
Ilustración 11. Grafica para hallar el Tc y el tamaño de las particular.
Para este cálculo contamos con laboratorios de estaciones aledañas al embalse
(Rio San Francisco, Estación Iberia; Quebrada Honda, Estación Santa Marta).A
continuación se relacionan los laboratorios suministrados por la Corporación
Autónoma Regional de Cundinamarca – CAR.
Tabla 9. Resultados De Laboratorio.
Fuente: Propia.
ST SST Q
(mg/l) (mg/l) (m3/s)
16,0 4,0 0,202 22-mar
5,0 4,0 0,549 11-oct
13,0 4,0 0,028 22-mar
12,9 4,0 1,638 11-oct
REPORTE
CAR
Sisga
EMBALSES ESTACIÓN
2120868 STA MARTHA
2120870 IBERIA LA
Fuente: Libro – Hidrología en la ingeniería. Pag. 329
37
Dado que el rio san francisco es el afluente de mayor aporte al embalse del
Sisga tanto de agua como de sedimentos y que no contamos con resultados de
laboratorio de otras afluentes .Se hace el respectivo cálculo para el arrastre de
sedimentos de la afluente san francisco a partir de los datos y secciones
transversales suministrada por entidad de la Corporación Autónoma Regional de
Cundinamarca – CAR.
Tabla 10. Resultado De Caudales y Solidos En Suspendidos, Rio San Francisco.
Fuente: Propia.
Nota: El punto 62, hace referencia a una de las secciones transversales .Este
contenido es suministrado por Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca
– CAR.
Ilustración 12. Punto 62-
Fuente: CAR- Corporación Autónoma Regional.
Para mayor verificación observar documento en AutoCAD.
Tabla 11. Características Rio San Francisco..
EMBALSES PUNTO
AREA
MOJADA
(m2)
PERIMETRO
MOJADO (m)
RH
(m)
S
(m/m)
Sisga 62 3,68 15,29 0,24 0,08
Fuente: CAR- Corporación Autónoma Regional.
EMBALSES PUNTO ST SST Q
(mg/l) (mg/l) (m3/s)
Sisga 62 <13 5 0,6053
38
Tabla 12. Resultados Ecuación De Duboys.
DUBOYS – RIO SAN FRACISCO – ALIMENTACION
SISGA
R (m) 0,24
S (m/m) 0,08
Ɣ (Kg/m3) 1000
Ƭo (Kg/m2) 19,20
Ƭc (Según Grafico) (lb/ft2) 0,018
Ƭc (Según Grafico) (Kg/m2) 0,09
W(D) = K (Según gráfico) 95
D50 (mm) 0,2
Qb (Kg/s/m) 1.843
Qb (Kg/s) 553
Gb (Ton/dia) 47.773
Gb (Ton/año) 17.437.313
Gb (kg/año) 17.437.313.363
Ɣs 2744
Gb (m3/año) 6.354.706
Fuente: Propia.
Tabla 13. Cálculo De Sedimentos En m3.
Peso específico del agua (Kg/m3) 1000
SST (g/m3) 5
Caudal (m3/s) 0,605
W (g/s) 3,027
W (kg/día) 261,490
Volumen (m3/día) 0,261
Volumen (m3/año) 95,444
Fuente: Propia.
o BATIMETRÍAS REALIZADAS AL EMBALSE EL SISGA
La Corporación Autónoma Regional De Cundinamarca – CAR, como entidad
operadora del embalse del Sisga, el cual forma parte del Embalse agregado de la
sabana de Bogotá. Dentro del esquema del rio Bogotá para el control de
crecimiento. Contrato a ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda en el 2003 y a Ingeniería
Civil y Geodesia S.A.S en el 2018, con el fin de realizar los respectivos
levantamientos topobatimétricos.
39
Para el año 2004, el embalse del Sisga reporta una hoya tributaria de 148.2
Km2, con un aporte anual medio de agua de 73.1 millones de m3, que corresponde
a un caudal medio de sus tributarios de 2.3 mcs; de acuerdo con mediciones de la
CAR, de ese mismo año el rio San Francisco cuenta por más de la mitad de esta
contribución, con 1.40 mcs y la Quebrada Granadillo con 0.381 mcs; no hay datos
de otras subcuencas.
La metodología para el levantamiento se efectúo mediante la colocación de los
puntos de base, (referencias), se utilizó el Sistema Global de Geoposicionamiento.
El punto de control topográfico utilizado para determinar la red geodésica de
apoyo de los levantamientos está ubicado en las instalaciones del Instituto
Geográfico Agustín Codazzi en Bogotá:
Tabla 14. Punto de base para creación de Red Geoposicionamiento-Estudio 2004.
PUNTO NORTE (m) ESTE (m) COTA (m)
CODAZZI
2010
1004697.196 999728.950 2588.992
Fuente: Agustín Codazzi en Bogotá.
El cual fue imposible encontrarlo en el terreno, por lo cual se materializaron 6
puntos de control para los trabajos localizados en el perímetro del embalse.
Tabla 15. Puntos de control - Estudio 2004.
PUNTO NORTE (m) ESTE (m) COTA
(msnm)
GPS-1 1054309.118 1040188.340 2672.324
GPS-2 1052712.895 1039506.575 2670.186
GPS-3 1051639.678 1040711.874 2669.446
GPS-4 1050666.436 1039873.050 2677.637
GPS-5 1049591.311 1040081.300 2671.005
GPS-6 1054725.760 1042108.987 2675.961
Fuente: ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda.-2004
40
Para el levantamiento batimétrico del Embalse del Sisga en el año 2004, con
distanciamiento entre líneas de 100 metros se realizaron finalmente los siguientes
trabajos:
Secciones transversales batimétricas 86
Secciones transversales con estación total 5
Perímetro con estación total 28.4 Km
El levantamiento de la porción terrestre se realizó con una comisión de
topografía equipada con estación total, amarrado a los mojones posicionados con
GPS de precisión. Las cotas de trabajo se tomaron de acuerdo con la lectura de la
mira de la CAR.
La topografía y la batimetría levantadas se acoplaron armónicamente tanto en
planta como en perfil, y las curvas de nivel obtenidas y las secciones transversales
son consistentes. Para mayor verificación observar ANEXOS 3 .A continuación se
ilustran los datos de volumen encontrados, estos volúmenes de embalse en su
momento fueron calculados con el programa especializado Terramodesl por la
empresa contratada.
Tabla 16. Volumen Del Embalse-2004.
Fuente: ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda.-2004
COTA
msnm
VOLUMEN
ACUMULADO
Mm3
2644.63 0.00
2650 7.99
2655 19.63
2660 36.40
2665 59.45
2668 75.90
2670.35 90.12
41
A continuación se hace un breve análisis de lo anterior: Como se puede
evidenciar en la tabla 5, la cual relaciona área-volumen de la porción del embalse
definida como embalse útil más la capacidad adicional para el control de avenidas,
están definidos entre el nivel de aguas mínimas de operación del embalse
(2,644.63 msnm) y la cota de la cresta del vertedero (2,670.35 msnm).
Es decir que el volumen encontrado para el año 2004 es de 90.1 millones de
m3, mientras que el volumen inicial era de 101.2 millones de m3, se podría decir
que en el año 2004 el volumen del embalse es el 89% de la capacidad original.
A continuación se presentan las curvas resultantes de capacidad útil y área de
inundación del embalse.
Grafica 9. Curva De Capacidad Del Embalse Útil - Estudio 2004.
Fuente: ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda.-2004
2640
2645
2650
2655
2660
2665
2670
2675
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
CO
TA
m.s
.n.m
.
VOLUMEN Hm3
42
Grafica 10. Curva De Área De Inundación- Estudio 2004.
Fuente: ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda.-2004
A continuación hace el respectivo análisis: El embalse muerto en el año 2004
del embalse del Sisga es de 4.2 millones de m3, comprendido entre las cotas
2,632 msnm, la más baja medida, y el nivel de aguas mínimas de operación del
embalse, la cota 2,644.63 msnm, es decir que el embalse del Sisga contenía una
capacidad de embalse útil de 86.0 millones de m3 y una área de inundación de
637 Hc.
Para el 2018 la compañía Ingenieros Civiles y Geodesia SAS, ya teniendo
como referencia el estudio de 2004 procede al levantamiento topobatimetrico.
Para este estudio se establece una Red geodésica como apoyo a los trabajos de
campo, para la obtención de productos Batimétricos crudos, clasificados y
editados, y Tablas cota-Volumen y cota-Área.
Se realizó la investigación sobre las estaciones activas y pasivas del Instituto
Geográfico Agustín Codazzi – IGAC existentes, ubicadas cerca al proyecto.
2640
2645
2650
2655
2660
2665
2670
2675
0 100 200 300 400 500 600 700
CO
TA
m.s
.n.m
.
AREA Hc
43
Ilustración 13. Estaciones continúas TUNA, GARA, ABPW, BOGA, ABCC y DORA – MAGNA-ECO.
Fuente: Ingenieros Civiles y Geodesia.-2018.
También se realizó la exploración de la red existente, logrando identificar
alguno de los puntos que componen la red. Se verificó la existencia de la red
antigua, de la cual se logró identificar en campo los vértices GPS-01, GPS-02,
GPS-03, GPS-04 y GPS-05. Con base en la distribución de estos vértices
existentes, se localizaron cinco vértices nuevos, garantizando recubrimiento total
al embalse.
44
Ilustración 14. Localización vértices nuevos embalses del Sisga.- 2018
Fuente: Ingenieros Civiles y Geodesia.-2018.
Debido a que en algunas zonas del embalse las profundidades eran pequeñas
y se dificultaba efectuar mediciones con la ecosonda, se levantaron puntos por el
método de vadeo como complemento de la batimetría.
Este levantamiento se hizo con topografía convencional, topográfica RTK
(Tiempo real) y vuelo combinado LiDar – fotogrametría.
45
Ilustración 15. Modelo de terreno Batimetrico LiDAR-2018.
Fuente: Ingenieros Civiles y Geodesia.-2018.
Ilustración 16. Cobertura total de vuelo LiDAR - 2018.
Fuente: Ingenieros Civiles y Geodesia.-2018.
46
Los modelos de terreno, el batimétrico y el LiDAR, se observa en las siguientes
imágenes:
Ilustración 17 Modelo Digital de Terreno Integrado 3D (Batimetría & LiDAR - 2018.
Fuente: Ingenieros Civiles y Geodesia.-2018.
La empresa contratada en el 2018, calculo los volúmenes de embalse con el
programa Arcgis, realizado mediante una red irregular de triángulos generada
mediante los puntos obtenidos en el levantamiento topográfico del embalse.
47
Tabla 17. Volumen Del Embalse-2018
Cota
(msnm) Volumen (Hm3)
2935.40 0.00
2647.84 10.00
2652.60 20.00
2656.04 30.00
2658.83 40.00
2661.20 50.00
2663.27 60.00
2665.13 70.00
2666.84 80.00
2668.43 90.00
2669.76 98.89
Fuente: Ingenieros Civiles y Geodesia.-2018.
A continuación se hace un breve análisis de lo anterior: Como se puede
evidenciar en la tabla 6, la cual relaciona área-volumen de la porción del embalse
definida como embalse útil más la capacidad adicional para el control de avenidas,
están definidos entre el nivel de aguas mínimas de operación del embalse (2,650
msnm)
Es decir que el volumen encontrado para el año 2018 es de 98.89 millones de
m3, mientras que el volumen del 2004 era de 90.1 millones de m3, se podría decir
que en el año 2004 el volumen del embalse era el 91% de la capacidad actual del
embalse.
A continuación se presentan las curvas resultantes de capacidad útil y área de
inundación del embalse.
48
Grafica 11. Curva De Capacidad Del Embalse Útil - Estudio 2018.
Fuente: ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda.-2004
Grafica 12. Curva De Área De Inundación- Estudio 2018.
Fuente: ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda.-2004
49
A continuación hace el respectivo análisis: El embalse muerto en el año 2018
del embalse del Sisga es de 6.480 millones de m3, es decir que el embalse del
Sisga contenía una capacidad de embalse útil de 94.23 millones de m3 y una área
de inundación de 692,85 H
A continuación se ilustran imágenes comparativas de las batimetrías
relacionadas anteriormente.
Ilustración 18. Secciones transversales levantadas en 2003 sobre Modelo de Terreno de 2018.
Fuente: ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda.-2004
En la Imagen, se presentan las secciones transversales levantadas en el 2003
sobre el modelo de terreno generado en el 2018, donde se observa que el
cubrimiento de las secciones levantadas en el 2003 coincide con el levantamiento
adelantado con la ecosonda multihaz en 2018, salvo en la parte sur donde el
levantamiento del 2018 contempló una mayor área correspondiente a la curva de
nivel que cierra el embalse.
50
Ilustración 19. Cota año 2018: 2670 msnm vs. Cota año 2003: 2670.35 msnm.
Fuente: ESTUDIOS Y ASESORIAS Ltda.-2004
En el 2018 se midió un área mayor de 692.85 ha, en comparación del área
obtenida en 2003 de 637 ha .Por lo tanto para el 2018 se obtiene un volumen
adicional de de 55,85 ha.
51
A continuación se ilustra un diagrama del Embalse Del Sisga, con el fin de plantear el diseño inicial y los
resultados de los ensayos de batimetrías realizados donde se identifique la colmatación o sedimentación encontrada
en cada año.
Ilustración 20. Esquema niveles de cada sección
Fuente: Propia.
52
o Estimar vida útil del embalse del Sisga.
A partir de los resultados hallados en las batimetrías suministradas por
estudios realizados en la CAR, donde se relaciona la cantidad de solidos
depositados al embalse en el intermedio de los años 2004 -2018.
Para el año 2004 la batimetría arrojo un valor por 3´298.000m3
Para el año 2018 la batimetría arrojo un valor por 6´480.000m3
Durante 14 años se depositaron 3´182.000m3, lo cual quiere decir que
anualmente el embalse del sisga recibió 227,285 m3 del rio San Francisco, quien
es el afluente que aporta más sedimentos.
Con base a las cotas expuestas en la ilustración No 19 y con la curva de volumen
vs Cotas, de la gráfica No 11, decimos que la cota 2651 que pertenece al tubo de
salida del vertedero, estaría siendo alcanzada cuando el embalse tenga una
cantidad de sedimentos equivalente a los 15 Mm3, esto nos daría a entender que
cuando esto suceda el embalse dejaría de funcionar ya que se colmataría en su
totalidad la tubería de salida del embalse. De acuerdo a esto tenemos:
Volumen colmatación hasta el vertedero: 15´000.000m3
Volumen colmatación hasta el año 2018: 6´480.000m3
Diferencia de Volúmenes: 8´520.000m3
Volumen de sedimentación anual entre el año 2004 y 2018: 227,285 m3
Años de estimación vida útil embalse del SISGA: 37.48 años
53
9. CONCLUSIONES.
El volumen de capacidad del embalse medido en el año 2018 es un 14,8%
mayor, que el medido en el 2004.De igual forma se puede decir que el
volumen del embalse inicial es mayor en un 11% al del año 2004 y 2.3% al
del 2018.
El rio san francisco es uno de los afluentes que aportan más caudal y así
mismo la cantidad de sedimentos al embalse, de acuerdo a la información
suministrada por la CAR, esto sería aproximadamente del 60%, por tal
motivo es importante tener monitoreado este rio y hacer estudios periódicos
de solidos suspendidos.
Aproximadamente el embalse del Sisga se colmata un 0.2% anualmente, lo
que equivale a una proyección inicial dentro de los rangos normales durante
la fase de diseño.
De acuerdo al estudio y comparación de batimetrías podemos concluir que
el embalse del sisga tiene un periodo de vida útil de 37 años, lo cual indica
que al año 2056 se estaría colmatando hasta el tubo de salida del
vertedero.
54
10. RECOMENDACIONES
Para asegurar un tiempo de vida prolongado y un buen funcionamiento, se
debe hacer los respectivos mantenimientos al embalse, eso requiere hacer
dragados de manera periódica en las entradas de cada uno de los afluentes del
embalse, con el fin de ir retirando periódicamente los sedimentos que generan la
colmatación del embalse.
Se recomienda hacer estudios batimétricos de forma regular, para estar
midiendo los niveles de topografía en el fondo del embalse, de esta manera se
logra tener una información certera de cuál es la capacidad y qué medidas se
pueden tomar para mitigar la colmatación temprana del embalse.
Mantener al día y en correcto funcionamiento las estaciones de medición que
rigen al embalse del Sisga ya que algunas presentas fallas y esto altera la
veracidad de la información en un estudio de estos.
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Edith Tatiana Prieto Cuevas
_____________________________
Firma Estudiante 1
Código: 506003
Miller Esteban González Pérez
______________________________
Firma Estudiante 2
Código: 505928
Jesús Ernesto Torres Quintero
______________________________
Firma Asesor del Trabajo de Grado
Nombre
![Édith Piaf (1915-1963) · Edith Piaf (1993) Edith Piaf (1993) Edith Piaf (1991) Edith Piaf (1988) Edith Piaf. - Miréa Alexandresco, réal.. - [4] Enregistrements (8) Piaf, mon amie](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/606c0cbebf982b6f0203777a/dith-piaf-1915-1963-edith-piaf-1993-edith-piaf-1993-edith-piaf-1991-edith.jpg)
