Pliego de condiciones - · PDF fileCONDICIONES DE FLUJO Y CAUDAL ... Perfiles transversales ... programa permite realizar análisis del flujo permanente unidimensional gradualmente

ANTEPROYECTO DE REGADÍOS PRIVADOS DE MONTERRUBIO

DE LA SERENA (BADAJOZ) MEDIANTE EL EMPLEO DE RECURSOS LOCALES (1ª FASE)

EXPEDIENTE: 1633SE1FR313

ANEJO 08 – ESTUDIO DE INUNDABLIDAD DEL RÍO ZÚJAR

ÍNDICE 1.- INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 2

2.- CAUDAL DE APORTACIÓN DEL RÍO ZUJAR ................................................................... 2

3.- MODELIZACIÓN HIDRÁULICA DEL CAUCE NATURAL. .................................................. 4

3.1.- METODOLOGÍA DEL PROGRAMA ............................................................................. 4

3.2.- GEOMETRÍA ................................................................................................................ 5

3.2.1.- Coeficientes de rugosidad de Manning. ................................................................. 6

3.2.2.- Diques (Levees). .................................................................................................... 7

3.3.- CONDICIONES DE FLUJO Y CAUDAL ....................................................................... 8

3.4.- PLAN DE TRABAJO ..................................................................................................... 8

3.5.- RESULTADOS ANALÍTICOS SITUACIÓN ACTUAL HEC RAS 4.1.0 ......................... 8

3.5.1.- Tablas resumen ..................................................................................................... 8

3.6.- RESULTADOS GRÁFICOS SITUACIÓN ACTUAL ( HEC-RAS 4.1.0) ...................... 11

3.6.1.- Planta ................................................................................................................... 11

3.6.2.- Perfiles transversales ........................................................................................... 13

3.6.3.- Perfil longitudinal. ................................................................................................. 28

4.- SITUACIÓN DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO ................................................................. 29

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1.- INTRODUCCIÓN Con el fin de poder situar la estación de bombeo desde el Río Zújar, fuera de la influencia de las inundaciones producidas por las máximas avenidas de proyecto que podemos considerar, se realiza el presente estudio de Inundabilidad que delimitará las llanura de inundación correspondientes a los periodos de retorno T=500 años y T= 1.000 años. Con esta delimitación se podrá situar la estación de bombeo en planta, para poder situar con garantías dicha estación frente a los daños producidos por las inundaciones. Los efectos de las inundaciones pueden delimitarse por las zonas de flujo preferente, definidas por según el R.D. 9/2008 de 11 de enero, por el que se modifica el reglamento del Dominio Público Hidráulico, aprobado por el R.D. 849/1986 de 11 de abril, de la siguiente forma: La zona de flujo preferente es aquella zona constituida por la unión de la zona o zonas donde se concentra preferentemente el flujo durante las avenidas, o vía de intenso desagüe, y de la zona donde, para la avenida de 100 años de periodo de retorno, se puedan producir graves daños sobre las personas y los bienes, quedando delimitado su límite exterior mediante la envolvente de ambas zonas. A los efectos de la aplicación de la definición anterior, se considerará que pueden producirse graves daños sobre las personas y los bienes cuando las condiciones hidráulicas durante la avenida satisfagan uno o más de los siguientes criterios:

a) Que el calado sea superior a 1 m. b) Que la velocidad sea superior a 1 m/s. c) Que el producto de ambas variables sea superior a 0,5 m2/s.

En el presente estudio, estaremos por el lado de la seguridad y fijaremos la ubicación del bombeo fuera de la llanura de inundación, cumpliendo a mayores con el párrafo anterior. 2.- CAUDAL DE APORTACIÓN DEL RÍO ZÚJAR Para el cálculo del caudal de aportación se ha utilizado la aplicación informática CAUMAX en su última versión, desarrollado dentro del ámbito del Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables, el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, encargó al CEDEX mediante un Convenio de colaboración la elaboración de un mapa de los caudales máximos asociados a distintas probabilidades de recurrencia en la red de ríos que gestiona a través de las distintas Confederaciones Hidrográficas. Este trabajo se refleja en la aplicación CAUMAX (se ha utilizado la versión 2.3 de mayo de 2014), integrada en un sistema de información geográfica, en la que es posible consultar los caudales máximos instantáneos en régimen natural asociados a distintos periodos de retorno para los cauces con una cuenca superior a 50 km2 y calcular estos caudales mediante el método racional modificado para cauces con cuencas inferiores a 50 km2.

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Esta aplicación proporciona como máximo caudales correspondientes a T=500, por lo que para obtener el caudal correspondiente a T=1.000 años, se ha interpolado la curva que une los caudales correspondientes a los distintos periodos de retorno, como puede verse en la siguiente figura.

Así, el resumen de los caudales utilizados es: T=500 años: 976 m3/s T=500 años: 1.628 m3/s 3.- MODELIZACIÓN HIDRÁULICA DEL CAUCE NATURAL. Se ha empleado una versión actualizada disponible para entorno Windows de la aplicación HEC-RAS (River Analysis System; USACE), concretamente la versión 4.1.0 que puede manejar una red completa de canales, un sistema dendrítico, o una localización singular en un río. Esta aplicación es capaz de modelizar perfiles en régimen subcrítico, supercrítico o mixto. Para la realización de estos cálculos consideraremos como hipótesis que el flujo es permanente, pero con una variación paulatina de la velocidad en el espacio. Esto implica que el calado también varía. El caudal considerado en cada sección es variable, teniendo en cuenta que el tramo estudiado del río parte de su nacimiento y la cuenca aportante es relativamente pequeña. Es por ello que el caudal estimado en los anteriores cálculos se aplica en la primera sección aguas abajo (punto final del estudio), siendo paulatinamente menores los caudales conforme nos acercamos a la sección final. La hipótesis fundamental realizada por el HEC-RAS es que la pérdida de altura por fricción en una sección es la misma que tendría un flujo uniforme que tuviese la misma velocidad y radio hidráulico que los correspondientes a esa sección. Esta hipótesis permite aplicar la fórmula de Manning de flujo uniforme para evaluar la pendiente de fricción en una sección transversal del cauce. Los datos necesarios para la ejecución del programa son:

• Modelo digital del terreno. A partir de la topografía obtenida del terreno de la zona objeto del estudio.

• Caudal. Máximo caudal aportado por la cuenca al cauce. Estos datos son los indicados en el apartado anterior.

• Usos del suelo. Con este dato obtenemos el coeficiente de rugosidad, necesario para la ecuación de Manning.

3.1.- METODOLOGÍA DEL PROGRAMA HEC-RAS, es un modelo de dominio público desarrollado por el Centro de Ingeniería Hidrológica (Hydrologic Engineering Center) del cuerpo de ingenieros de la armada de los EE.UU. (US Army Corps of Engineers). Este software surge como evolución del conocido y ampliamente utilizado HEC-2, con varias mejoras con respecto a éste, entre las que destaca la interfaz gráfica de usuario que facilita las labores de preproceso y postproceso, así como la posibilidad de intercambio de datos con

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sistemas de información geográfica mediante HEC-GeoRAS. El modelo numérico incluido en este programa permite realizar análisis del flujo permanente unidimensional gradualmente variado en lámina libre. 3.2.- GEOMETRÍA La geometría estará compuesta por el eje del cauce (stream centerline), márgenes del cauce (main channel banks), y las líneas de flujo (flowpath centerlines), utilizadas para medir la distancia recorrida por el flujo en los márgenes. Por último las secciones transversales son utilizadas para la obtención de los perfiles transversales del cauce. Tanto las secciones transversales como el eje de río se han obtenido de un Modelo digital obtenido del postproceso de los datos obtenidos por los vuelos del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea del Instituto Geográfico Nacional. Se han tomado un total de 27 secciones transversales cubriendo una longitud total del cauce de 425 metros, con una anchura suficiente para albergar la inundación estudiada.

River Station LOB Channel ROB

523,018 20,52 17,195 14,083 505.82* 20,52 17,195 14,083 488.63* 20,52 17,195 14,083 471.43* 20,52 17,195 14,083 454.24* 20,52 17,195 14,083 437.04* 20,52 17,195 14,083

419,8449 22,487 19,9 16,975 399.95* 22,487 19,9 16,975 380.05* 22,487 19,9 16,975 360.15* 22,488 19,9 16,975 340,247 19,803 19,01 18,403 321.24* 19,803 19,01 18,403 302.23* 19,803 19,01 18,403 283.22* 19,803 19,01 18,403 264.21* 19,803 19,01 18,403

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River Station LOB Channel ROB 245.20* 19,803 19,01 18,403

226,1944 17,977 17,328 16,733 208.86* 17,977 17,328 16,733 191.53* 17,977 17,328 16,733 174.20* 17,977 17,328 16,733 156.87* 17,977 17,328 16,733 139.54* 17,977 17,328 16,733

122,2142 16,44 16,61 17,003 105.60* 16,44 16,61 17,003 88.99* 16,44 16,61 17,003 72.38* 16,44 16,61 17,003

55,76475 59,6 55,76 67,55 Una vez introducidas todas las secciones transversales en el programa HEC-RAS, se obtiene el primer modelo del río tanto en secciones transversales como en perfil longitudinal, por lo que ya se pueden obtener las pendientes, que nos determinarán si el agua circula en régimen subcrítico, supercrítico o mixto. 3.2.1.- Coeficientes de rugosidad de Manning. Basándonos en la tabla 3.1 Manning`s “n” values, obtenida del Manual del Usuario de la aplicación HEC-RAS 4.1.0, que se reproduce a continuación, se obtienen unos valores del coeficiente de rugosidad de:

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CAUCE PRINCIPAL (MAIN CHANNEL): 0,030 MARGENES (FLOOD PLAINS): 0,035 3.2.2.- Diques (Levees). A priori, y como conocemos que el programa HEC RAS rellena el calado del agua de forma gradual de cota inferior a cota superior, es necesario, para completar la geometría correr el programa con un caudal ficticio, cercano a los calculados, para establecer los diques con elevación 0 (LEVEE) con respecto al terreno, para corregir esta “deficiencia” del programa de cálculo utilizado.

River Station Left Sta Left Elev 523,018 283,31 443,03 471.43* 265,47 440,49 454.24* 262,06 439,38 437.04* 254,17 438,82

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River Station Left Sta Left Elev 419,8449 145,78 438,85 399.95* 208,84 440,2

3.3.- CONDICIONES DE FLUJO Y CAUDAL Una vez introducida la geometría, pasamos a introducir las condiciones de flujo del cauce, para lo cual se introducen los datos de los caudales de aportación correspondientes a los periodos de retorno considerados. Se ha utilizado en el modelo en HEC-RAS la opción de condiciones de contorno “Normal Depth”, introduciendo como dato de pendiente la obtenida del cálculo aguas abajo y aguas arriba en el tramo estudiado del Arroyo Charnecal. El programa calcula el calado crítico de cada perfil. Las pendientes calculadas e introducidas son: UPSTREAM: 0,0004 m/m. DOWNSTREAM: 0,0004 m/m. Como se ha elegido régimen subcrítico, las condiciones de borde son necesarias en la sección aguas abajo. Por lo tanto en la pestaña “Downstream” se ha introducido la condición “Normal Depth”, igual que en la pestaña “Upstream”. De los caudales calculados, se han elegido por motivos de seguridad los correspondientes a los períodos de retorno T = 10 años, T=500 años y T=1.000 años, como se muestra en la siguiente tabla:

PERIODO DE RETORNO (años) T = 500 AÑOS T = 1.000 AÑOS CAUDAL (m3/s) 976 1.628

3.4.- PLAN DE TRABAJO Una vez elegidas las condiciones contorno el caudal y la geometría correspondiente para cada uno de los periodos de retorno estudiados, se corre el programa obteniéndose un régimen mixto para los tres caudales considerados, ya que se ha considerado el más adecuado al presentarse en la zona variaciones de pendientes del cauce. 3.5.- RESULTADOS ANALÍTICOS SITUACIÓN ACTUAL HEC RAS 4.1.0 3.5.1.- Tablas resumen En las siguientes tablas se resumen los siguientes parámetros:

Reach

Tramo del arroyo en estudio. Debido a que solo se ha considerado un tramo en el presente estudio siempre aparecerá "Tramo 1"

River Sta

Sección transversal del arroyo estudiado Profile

Condiciones de contorno y flujo consideradas.

Q Total (m3/s) Caudal en m3/s considerado en el estudio. Min Ch El (m) Cota altimétrica de fondo del cauce. W.S. Elev (m) Cota altimétrica de la lámina de agua Crit W.S. (m) Cota altimétrica del calado crítico. E.G. Elev (m) Cota altimétrica de la línea de energía E.G. Slope (m/m) Pendiente de la línea de energía. Vel Chnl (m/s) Velocidad del agua en esa sección Flow Area (m2) Área de flujo en esa sección Top Width (m) Máxima anchura de la línea de agua en ese sección

Froude # Chl

Nº de Froude en esa sección

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Reach River Sta Profile Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev E.G. Slope Vel Chnl Flow Area Top Width Froude # Chl (m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m)

UNICO 523,018 T=500 AÑOS 976 430,91 438,71 436,07 439,13 0,000397 3,05 423,7 149,09 0,4 UNICO 523,018 T=1000 AÑOS 1628 430,91 440,27 438,33 440,75 0,000391 3,43 668,58 166,05 0,41 UNICO 505.82* T=500 AÑOS 976 430,9 438,71

439,13 0,0004 3,04 424,05 150,34 0,41

UNICO 505.82* T=1000 AÑOS 1628 430,9 440,27

440,74 0,000388 3,43 671,12 167,67 0,41 UNICO 488.63* T=500 AÑOS 976 430,9 438,7

439,12 0,000391 3,02 426,96 151,04 0,4

UNICO 488.63* T=1000 AÑOS 1628 430,9 440,28

440,73 0,000399 3,35 680,59 174,1 0,42 UNICO 471.43* T=500 AÑOS 976 430,89 438,71 436,06 439,11 0,000388 2,97 433,2 153,99 0,4 UNICO 471.43* T=1000 AÑOS 1628 430,89 440,29 438,29 440,71 0,000392 3,25 696,32 179,92 0,41 UNICO 454.24* T=500 AÑOS 976 430,88 438,72 435,95 439,09 0,000369 2,87 445,57 157,85 0,39 UNICO 454.24* T=1000 AÑOS 1628 430,88 440,32 438,21 440,69 0,000343 3,07 782,45 266,25 0,39 UNICO 437.04* T=500 AÑOS 976 430,88 438,74 435,8 439,08 0,000354 2,74 462,99 164,35 0,38 UNICO 437.04* T=1000 AÑOS 1628 430,88 440,36 438,1 440,67 0,000267 2,82 910,66 305,29 0,35 UNICO 419,8449 T=500 AÑOS 976 430,87 438,79 435,65 439,05 0,000263 2,45 587,43 268,82 0,33 UNICO 419,8449 T=1000 AÑOS 1628 430,87 440,43 438,19 440,63 0,000175 2,38 1143,72 327,17 0,28 UNICO 399.95* T=500 AÑOS 976 430,87 438,68 435,81 439,03 0,000325 2,76 454,98 164,07 0,37 UNICO 399.95* T=1000 AÑOS 1628 430,87 440,18 437,97 440,6 0,000318 3,2 732,53 211,77 0,38 UNICO 380.05* T=500 AÑOS 976 430,87 438,62

439,02 0,000353 2,93 423,39 147,02 0,39

UNICO 380.05* T=1000 AÑOS 1628 430,87 440,08

440,59 0,000368 3,47 655,99 173,78 0,41 UNICO 360.15* T=500 AÑOS 976 430,87 438,55

439,01 0,000392 3,12 393,26 131,72 0,41

UNICO 360.15* T=1000 AÑOS 1628 430,87 439,95

440,57 0,000433 3,78 592,96 153,42 0,45 UNICO 340,247 T=500 AÑOS 976 430,87 438,45

438,99 0,000459 3,37 361,12 122,11 0,44

UNICO 340,247 T=1000 AÑOS 1628 430,87 439,8

440,55 0,000529 4,16 532,79 136,53 0,49 UNICO 321.24* T=500 AÑOS 976 430,87 438,43

438,98 0,000484 3,42 351,68 117,13 0,46

UNICO 321.24* T=1000 AÑOS 1628 430,87 439,75

440,53 0,000562 4,23 515 131,54 0,51 UNICO 302.23* T=500 AÑOS 976 430,86 438,4

438,97 0,000513 3,47 342,74 114,14 0,47

UNICO 302.23* T=1000 AÑOS 1628 430,86 439,7

440,52 0,000599 4,31 498,58 127,9 0,52 UNICO 283.22* T=500 AÑOS 976 430,85 438,37

438,96 0,000542 3,51 334,89 110,39 0,48

UNICO 283.22* T=1000 AÑOS 1628 430,85 439,65

440,5 0,000636 4,37 484,8 124,47 0,54 UNICO 264.21* T=500 AÑOS 976 430,85 438,34

438,95 0,000574 3,55 328,1 107,32 0,49

UNICO 264.21* T=1000 AÑOS 1628 430,85 439,61

440,49 0,000671 4,43 473,09 120,92 0,55 UNICO 245.20* T=500 AÑOS 976 430,84 438,31

438,93 0,000608 3,59 322,61 105,64 0,5

UNICO 245.20* T=1000 AÑOS 1628 430,84 439,57

440,47 0,000708 4,48 462,9 117,78 0,56 UNICO 226,1944 T=500 AÑOS 976 430,84 438,29

438,92 0,000638 3,62 319,15 103,65 0,51

UNICO 226,1944 T=1000 AÑOS 1628 430,84 439,53

440,46 0,000747 4,53 454,09 115,45 0,58 UNICO 208.86* T=500 AÑOS 976 430,84 438,31

438,9 0,000576 3,49 329,55 105,06 0,49

UNICO 208.86* T=1000 AÑOS 1628 430,84 439,55

440,43 0,000686 4,39 467,75 119,46 0,55 UNICO 191.53* T=500 AÑOS 976 430,83 438,33

438,88 0,000523 3,36 340,27 107,01 0,47

UNICO 191.53* T=1000 AÑOS 1628 430,83 439,58

440,4 0,000629 4,25 483,69 124,14 0,53 UNICO 174.20* T=500 AÑOS 976 430,83 438,35

438,86 0,000478 3,25 351,66 110,05 0,45

UNICO 174.20* T=1000 AÑOS 1628 430,83 439,61

440,37 0,000573 4,1 502,14 127,96 0,51

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Reach River Sta Profile Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev E.G. Slope Vel Chnl Flow Area Top Width Froude # Chl (m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m)

UNICO 156.87* T=500 AÑOS 976 430,83 438,36

438,84 0,000437 3,14 364,96 115,37 0,43

UNICO 156.87* T=1000 AÑOS 1628 430,83 439,64

440,35 0,000522 3,94 522,41 130,84 0,49 UNICO 139.54* T=500 AÑOS 976 430,82 438,38

438,82 0,000399 3,02 380,75 119,17 0,41

UNICO 139.54* T=1000 AÑOS 1628 430,82 439,67

440,32 0,000476 3,79 543,37 132,54 0,46 UNICO 122,2142 T=500 AÑOS 976 430,82 438,4

438,8 0,000363 2,9 398,21 121,91 0,39

UNICO 122,2142 T=1000 AÑOS 1628 430,82 439,7

440,3 0,000436 3,65 563,99 133,6 0,44 UNICO 105.60* T=500 AÑOS 976 430,81 438,4

438,79 0,000365 2,85 407,78 127,49 0,39

UNICO 105.60* T=1000 AÑOS 1628 430,81 439,72

440,28 0,000422 3,55 583,59 140,85 0,44 UNICO 88.99* T=500 AÑOS 976 430,8 438,41

438,78 0,000373 2,82 416,8 133,99 0,4

UNICO 88.99* T=1000 AÑOS 1628 430,8 439,73

440,26 0,000414 3,45 604,25 149,22 0,43 UNICO 72.38* T=500 AÑOS 976 430,8 438,41

438,77 0,000385 2,78 425,94 141,65 0,4

UNICO 72.38* T=1000 AÑOS 1628 430,8 439,75

440,25 0,000407 3,36 627,56 158,73 0,43 UNICO 55,76475 T=500 AÑOS 976 430,79 438,41 436,04 438,76 0,0004 2,75 437,11 152,03 0,4 UNICO 55,76475 T=1000 AÑOS 1628 430,79 439,77 437,81 440,23 0,0004 3,25 655,06 168,96 0,42

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ANTEPROYECTO DE REGADÍOS PRIVADOS DE MONTERRUBIO DE LA SERENA (BADAJOZ) MEDIANTE EL EMPLEO DE

RECURSOS LOCALES (1ª FASE) EXPEDIENTE: 1633SE1FR313


3.6.- RESULTADOS GRÁFICOS SITUACIÓN ACTUAL ( HEC-RAS 4.1.0) 3.6.1.- Planta A continuación se representan en planta los siguientes planos: Llanura de inundación para cada periodo de retorno.

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0 50 100 150 20025m

µINUNDABLIDAD ZONA DE IMPULSIÓN RÍO ZÚJAR

LEYENDAT=500 AÑOST=100 AÑOS

1:2.000ORIGINALES UNE-A3




3.6.2.- Perfiles transversales

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3.6.3.- Perfil longitudinal.

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4.- SITUACIÓN DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO Una vez determinada la llanura de inundación tal y como se ha especificado anteriormente, se pasa a situar la estación de bombeo desde el Río Zújar, tal y como puede verse a continuación, fuera de la influencia de la esta llanura para T=1.000 años.

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Pliego de condiciones - · PDF fileCONDICIONES DE FLUJO Y CAUDAL ... Perfiles transversales ... programa permite realizar análisis del flujo permanente unidimensional gradualmente