Resumen Bases Para El Plan de Acción - Rotura Dique San Roque

8/18/2019 Resumen Bases Para El Plan de Acción - Rotura Dique San Roque

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BASES PARA EL PLAN DE ACCIÓN DURANTE LA EMERGENCIAPARA EL DIQUE SAN ROQUE

Autor/es: Lábaque, M.; Reyna, T; Reyna, S.Organismo: Universidad Nacional de CórdobaE-mail: teresamaria.reyna@ gmail.com

RESUMEN

El nuevo Dique San Roque y Embalse de San Roque, se ubica en el Valle de Punilla de la provincia deCórdoba en Argentina sobre el curso del río Suquía. A sus orillas se encuentra la ciudad de Villa Carlos Paz

(importante destino turístico argentino) y otras poblaciones menores. Aguas abajo de la presa, también sobre las márgenes del río, se encuentran grandes asentamientos comoson: la Ciudad de Calera (13 km) y la Ciudad de Córdoba (42 km), capital de la provincia con más de un1.300.000 habitantes.

En el área de influencia de la presa, tanto aguas arriba como aguas abajo de la misma, existen zonasrurales, ciudades y obras de infraestructura potencialmente afectables por el tránsito de las crecidas y porincidentes (hasta la falla de la presa) que pudieran tener lugar en el dique San Roque.

En este trabajo se pretenden establecer las bases para el PADE del Dique San Roque.

Con este objetivo se define primero la amenaza, se analiza la vulnerabilidad, se establece el riesgo y serealizan los planos de inundación frente a eventos de rotura que pudieran ocurrir. Para el tránsito a travésdel cauce se determinaron los caudales picos producidos por una brecha por diferentes modelos y se

utilizaron diferentes software FLDWAV, HEC1/HEC-HMS y HEC-RAS para realizar los tránsitos en el cauce.Luego se analizaron los resultados de los diferentes modelos y se establecieron las zonas de inundación ytiempo de llegada del pico de la crecida a diferentes puntos neurálgicos.

Palabras Clave

Dique San Roque, PADE, Tránsito de Crecidas.


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INTRODUCCIÓN

El nuevo Dique San Roque se ubica en el Valle de Punilla de la provincia de Córdoba enArgentina sobre el curso del río Suquía. A sus orillas se encuentra la ciudad de Villa Carlos Paz(importante destino turístico argentino) y otras poblaciones menores: Bialet Massé, Villa SantaCruz del Lago, San Roque y Villa Parque Siquiman, las cuales en conjunto tienen 64.235habitantes. Aguas abajo de la presa, también sobre las márgenes del río Suquía, se encuentran

grandes asentamientos como son: la Ciudad de Calera (13 km) y la Ciudad de Córdoba (42 km),capital de la provincia con más de un 1.300.000 habitantes (Figura 1).En el área de influencia de la presa, tanto aguas arriba como aguas abajo de la misma, existenzonas rurales, ciudades y obras de infraestructura potencialmente afectables por el tránsito de lascrecidas y por incidentes (hasta la falla de la presa) que pudieran tener lugar en el dique SanRoque.

Figura 1.- Ubicación de la Presa San Roque en la Provincia de Córdoba

Históricamente se han realizado modificaciones en la geomorfología del cauce con la implantaciónde diques (Viejo Dique San Roque y el Dique San Roque), azudes derivadores y otras obras deinfraestructura sobre el curso del río; además hubo un incremento de población sobre susmárgenes ocupando en muchos casos áreas potencialmente inundables. Esto ha provocado sitiosde gran vulnerabilidad frente a la falla del dique.

El PADE es la primera salvaguarda que dispone la población frente a la eventual rotura de unapresa de alto riesgo potencial para evitar pérdidas de vidas y daños a las propiedades. El núcleocentral de un PADE es la planificación de una estructura organizativa del Operador responsablede la presa para atender las emergencias con peligro de rotura de la misma.

Los mapas de inundación realizados en conjunto con el PADE, constituyen una ayuda importantepara las Defensas Civiles municipales y provinciales, para planificar y organizar a la poblaciónfrente a posibles inundaciones derivadas de la rotura de una presa

En este trabajo se pretenden establecer las bases para el PADE para el Dique San Roque. Con

este objetivo se define primero la amenaza, se analiza la vulnerabilidad, se establece el riesgo yse realizan los planos de inundación frente a eventos de rotura que pudieran ocurrir. Para eltránsito a través del cauce se determinaron los caudales picos producidos por una brecha pordiferentes modelos y se utilizaron diferentes software FLDWAV, HEC1/HEC-HMS y HEC-RASpara realizar los tránsitos en el cauce. Luego se analizaron los resultados de los diferentesmodelos y se establecieron las zonas de inundación y tiempo de llegada del pico de la crecida adiferentes puntos neurálgicos.

Estos resultados dan una mayor capacidad de análisis y sustentan mejor la toma de decisiones enla ejecución de proyectos de infraestructuras, enfocados hacia un ordenamiento y desarrollo delterritorio municipal y territorial, generando las medidas legales que permitan cumplir las metas yestablecer planes de emergencias para salvaguardar la vida de la población frente a la eventual

rotura de una presa.


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PRESA SAN ROQUE

La presa San Roque es del tipo presa de gravedad de planta curva. La altura de su cierre es de51,30 m, con una longitud de coronamiento de 145 m. El ancho de la presa en el coronamiento esde 5 m mientras que a nivel de fundaciones su ancho llega a los 43 m. En relación a su forma enplanta la misma se diseñó con un radio de curvatura de 200 m.

Esta presa fue construida con el objeto de aprovechar y dominar las aguas de los ríos Cosquín y

San Antonio en su confluencia, que dan origen al actual Río Suquía.Los motivos principales que hicieron sentir la necesidad de esta obra y justificaron su construcciónfueron:

• Atenuación de las inundaciones sufridas por la Ciudad de Córdoba y alrededores(control de avenidas)

• Provisión de agua potable a la ciudad de Córdoba (segunda ciudad del país)• Regadío en las épocas de sequía• Aprovechamiento hidroeléctrico: para permitir el desarrollo de la Ciudad de Córdoba y

sus alrededores (Central San Roque)

Los proyectistas de este dique fueron los Ings. Ballester, Volpi y Suárez; la empresa constructora

fue Enrique J. Bonneu. Su construcción comenzó en 1939 y finalizó en 1944. Esta presa seencuentra ubicada aguas abajo del viejo dique San Roque.

Algunas de sus principales características se describen en la Figura 2:

Figura 2.- Corte esquemático del dique San Roque

Obras de Toma y Conducción: Posee dos obras de toma y conducción que tienen como destino lacentral hidroeléctrica y una descarga al cauce del Río Suquía.La denominada toma para la usina funciona de manera permanente; el agua que aprovechan lasusinas es luego destinada a riego.La denominada toma para riego es en realidad una toma de emergencia para caso deinterrupciones en las válvulas, tuberías o máquinas de las usinas. La toma está compuesta por

dos conductos metálicos de 1,30 m de diámetro alojados en el cuerpo de la presa, con dosválvulas esclusas tipo chorro hueco (Figura 3). La descarga de la toma es al cauce del Río Suquíaaguas abajo del cierre.


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Las obras de riego comienzan con el dique derivador de Mal Paso en Calera (aproximadamente15 km aguas abajo) y dos canales maestros de conducción norte y sur y la red de canalessecundarios.

Las obras de evacuación de crecidas están conformados por un vertedero tipo embudo ubicadosobre la ladera derecha aguas arriba del dique; el caudal máximo que eroga es de 280 m 3/s a lacota máxima maximorum (651,00 msnm); el túnel pasante por el cuerpo de la presa descarga al

río Primero o Suquía (Figura 3).

Figura 3.- Vista de las válvulas de descarga, de la toma de riego y del vertedero embudodel nuevo Dique San Roque

La elección de este tipo de estructura de descarga obedeció a la necesidad de limitar la descargapor vertedero para no generar inconvenientes a la población de la Ciudad de Córdoba.

Características Generales de la Cuenca.

El Río Suquía o Primero nace de las confluencias de los ríos San Antonio y Cosquín a los que seles une el de Los Chorrillos y el Arroyo de Las Mojarras. En la actualidad sus aguas se encuentranrepresadas por el dique San Roque (Figura 4).Su cuenca activa está limitada al Norte por el dorso de La Cumbre; al Sur, por la cresta de laSierrita o Cordón de Santiago, que la separa de la cuenca del Río Anizacate; al Oeste, por lasdivisorias de las aguas del Río Pintos, de la Pampa de San Luis y de la Sierra Grande.

Figura 4.- Cuenca hidrográfica del Lago San Roque [1]


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Antes de su paso por la ciudad de Córdoba se encuentra regulado aguas arriba con el embalseSan Roque, además sufre varias obstrucciones a lo largo de su recorrido con el azud El Diquecitoy diversos puentes fuera y dentro de la metrópolis.

Sus afluentes generan con sus crecidas problemas importantes aguas arriba del Dique San Roquey el mismo río los genera aguas abajo en su tramo por la ciudad.

Su superficie es de 1.750 km2. Longitud: 40 km. Altura: Variable entre los 600 m en el sitio de la

presa, y 2.000 m en las altas cumbres de la sierra Los Gigantes.Régimen de lluvias: Existen dos épocas de marcada diferencia en cuanto a la distribución de lasprecipitaciones. La época lluviosa se concentra entre octubre a mayo mientras que la época desequía transcurre de junio a setiembre. El análisis del período de lluvias 1880 - 1928, arroja unpromedio anual de 700 mm, con un máximo y un mínimo anuales de 1100 mm y 457 mmrespectivamente. El módulo del río Primero es de un valor de 10 m 3/seg en el período 1909/10 a1928/29 [2].

El Viejo Dique San Roque

El Viejo Dique San Roque fue un proyecto impulsado por el Gobernador Juárez Celman en 1880

como respuesta a la necesidad de aprovisionamiento de agua para la ciudad de Córdoba. El sitioelegido fue la confluencia de los ríos Cosquín y San Antonio, de cursos permanentes y grancaudal en períodos lluviosos, aguas arriba del actual dique. El coronamiento del paredón del viejodique inamovible, puede observarse aún en épocas de sequía (Figura 5).

Figura 5.- Dique San Roque Paredón Viejo y Nuevo [3]El embalse, primero en Sudamérica por sus características, fue construido por los ingenierosCarlos Cassafousth y Juan Bialet Masse. El dique consistía en un murallón de cal hidráulica ypiedras de 115 m de longitud y 37 m de altura, con un espesor que aumentaba desde 5,20 m en lacumbre hasta 30 m en la base. Se completaba con el dique nivelador Mal Paso. [4]. La obra fuediscutida en términos de su seguridad y estabilidad, iniciándose un proceso penal a Cassafousthen 1892. El tiempo se encargó de reivindicar la labor de estos pioneros de la ingeniería argentina.

Hipótesis del Proyecto

Dentro de las hipótesis del proyecto se pueden citar dos que son de sumo interés para esteestudio:

Hidrológicas: La capacidad de regulación del embalse fue determinada en función de losvolúmenes de las mayores crecidas registradas y tomando algún margen de seguridad; mientrasque la capacidad máxima del aliviadero se determinó en función de evitar daños en la ciudad deCórdoba, en aquella época (año 1928).

Sísmicas: Las obras fueron proyectadas entre 1928 y 1930, sin tener en cuenta accionessísmicas. El análisis del riesgo sísmico en el emplazamiento de las Obras que constituyen el

Complejo de la Presa San Roque resulta de capital importancia para la selección y aplicación delos parámetros sísmicos de verificación de estas estructuras civiles.


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El Estado de la Obra

Durante el año 2005 el Organismo Regulador de Seguridad de Presas mediante un conveniomarco de Cooperación Interinstitucional y Asistencia Técnica firmado con Dirección Provincial deAgua y Saneamiento (actual Subsecretaría de Recursos Hídricos de la Provincia de Córdoba) serealizó un relevamiento y diagnóstico primario de las condiciones de seguridad de la presa SanRoque [5].

Algunas conclusiones arribadas de este relevamiento fueron:• La presa fue construida con una calidad de construcción notable.• El proyecto fue realizado con valores hidrológicos de crecientes medidas en el antiguo

dique y sus hipótesis han funcionado hasta el día de hoy. Desde la fecha de elaboracióndel proyecto hasta a la actualidad han transcurrido más de 70 años. Es evidente que losdatos hidrológicos registrados durante este período, tanto en la cuenca, como en el sitio dela presa, deben ser considerados para actualizar las determinaciones hidrológicas yverificar la seguridad hidrológica del dique.

• La configuración geométrica adoptada para el diseño de la Presa San Roque y los análisisestructurales realizados por los proyectistas, sumado a la comparación con presassimilares, demuestran que la Presa San Roque satisface, con seguridad, losrequerimientos establecidos para la estabilidad estructural desde el punto de vista estático,

para la condición de embalse en crecidas máximo maximorum.• En el diseño de la presa no se consideraron acciones sísmicas actuando sobre las

instalaciones.• Además existe un conjunto de aspectos que han cambiado y evolucionado

sustancialmente desde la concepción del nuevo dique San Roque:• En el área de influencia de la presa, tanto aguas arriba como aguas abajo de la misma,

existen zonas rurales, ciudades y obras de infraestructura potencialmente afectables por eltránsito de las crecidas y por incidentes (hasta la falla de la presa) que pudieran tener lugaren el dique San Roque.

• Los Municipios del perilago (entre ellos la ciudad de Carlos Paz) han autorizado laocupación de tierras hasta cota 36 (644 m IGM), esto significa que el citado nivel esta 0,70

m sobre el vertedero.• La retención suplementaria prevista en el proyecto para absorber crecidas (150 Hm3) prevéun nivel de agua por sobre el vertedero de 7,70 m.

Es evidente la incompatibilidad operativa y la situación de riesgo que surge de las situacioneslímites descritas en los dos últimos puntos, en particular para la ciudad de Carlos Paz y las vías decomunicación ubicadas en el área de perilago.

Definic ión de Posibles Escenarios de Estudio

La selección de escenarios posibles a ser analizados considerando lo expuesto serían:1) Rotura por sobrepaso: este escenario debe ser confirmado con estudios de actualización

hidrológica. Se debe considerar la cota de embalse a nivel de vertedero y hacer caer en lacuenca de aporte a la presa una tormenta PMP. La modelación definirá la existencia o node posibilidad de sobrepaso.

2) Rotura por sismo: este escenario debe ser confirmado por estudios de estabilidad arealizarse.

3) Rotura por actos de vandalismo.En función de lo expuesto en relación a los posibles escenarios, en los puntos siguientes sepresentarán los resultados de los estudios de actualización hidrológica realizados para definir laexistencia o no del escenario por sobrepaso.

Actualización Hidro lógica

Se realizó la modelación hidrológica completa de toda la cuenca del Río Suquía con HEC-1/HEC-HMS considerando la Precipitación Máxima Probable (PMP) de 230 mm [6] y la presa a cota anivel del vertedero (643,30m), esta modelación se realizó para desestimar el paso de la crecidapor encima del coronamiento u overtopping (cota de coronamiento 652,30m). Los resultados de la


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actualización hidrológica indican que el caudal pico de ingreso al embalse para esta situación esde 8220 m3/s [7]. Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 1 y figura 6.

Máximaelevación

embalse (m)

Máximo almacenamientoal caudal pico (1.000 m3)

Caudal pico ala salida del

embalse (m3/s)

Caudal pico ala entrada del

embalse (m3/s)651,99 372.350 318 8220

Tabla 1.- Resultados obtenidos de la modelación hidrológicaDe los resultados se puede indicar que no se produciría rebosamiento de la presa ante la PMP.Esto permite descartar el escenario de rebasamiento por evento meteorológico extremo para elcaso de esta presa con las condiciones actuales de uso del suelo. Sin embargo debe hacersenotar que la Ciudad de Carlos Paz, asentada en las márgenes del lago, se enfrentaría a seriasconsecuencias dado que su cota urbanizada es de 644 msnm (aproximadamente 8 m por debajodel nivel que alcanzaría el embalse).

Figura 6.- Curva Almacenamiento-Volumen obtenidos por HEC-1 considerando PMP sobrela cuenca

De los posibles escenarios que se plantearon anteriormente y dado que, de acuerdo a losresultados del estudio hidrológico, no existiría la posibilidad de sobrepaso por evento hidrológicoextremo para la presa San Roque en las condiciones actuales de la cuenca; es posible determinarlos escenarios posibles a ser analizados:1. Rotura por sismo: este escenario debe ser confirmado por estudios de estabilidad arealizarse y que no forman parte de esta publicación.2. Rotura por actos de sabotaje o conflicto. De la situación actual de la provincia y el país,este escenario no se presenta como inminente. En este estudio se propuso considerar esteescenario sólo a los fines de determinar la situación que se plantearía en un caso hipotético

extremo. No se consideraron los beneficiosos efectos de la existencia del viejo muro del SanRoque a fin de plantear un evento catastrófico.En el capítulo siguiente se presenta la modelación del tránsito de crecida, la determinación de losmapas de inundación, y la estimación de las afecciones.

ESTUDIO DEL TRÁNSITO DE LA CRECIDA

El análisis para determinar la onda de crecida y el daño potencial producido por una rotura depresa puede, en general, ser subdividido en tres partes: la predicción del hidrograma de rotura; eltránsito del hidrograma, a través del valle aguas abajo usando la correspondiente modelación y lapredicción de daños y pérdida de vida durante la descarga peligrosa.

En los puntos siguientes se determina en primer lugar las características de la brecha, el pico dela descarga y el tiempo al pico para algunos modelos de brechas.Luego se realiza la modelación del hidrograma de crecida a lo largo del cauce, aguas abajo deldique. Para ello se aplican distintos modelos y software, comparando finalmente los resultados


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obtenidos. Por último se determina la zona afectada trazando los mapas de inundacióncorrespondientes.

Cálculo del Pico de La Descarga con Modelos de Brecha

Para estimar las descargas pico los modelos disponibles para estimar caudales pueden agruparse

en tres tipos: análisis de un caso de rotura de presa similar; utilización de fórmulas de estimaciónempíricas y modelos con base física.

Análisis de un caso de rotura similar: Si una presa bajo análisis es muy similar en tamaño yconstrucción a una presa que falló, y esa falla fue bien documentada, los parámetros de la brechay el pico de la descarga se determinan por comparación. En este caso no fue posible contar condatos precisos y completos del estudio de un caso similar al estudiado. Este tipo de análisis sufreeste inconveniente en la mayoría de los casos dado la escasez de datos confiable y a la ampliavariedad de presas, especialmente las presas de mayor magnitud.

Fórmulas de estimación empíricas: estiman el pico de la descarga mediante ecuaciones empíricasdeterminadas de análisis de regresiones sobre casos de estudios y asume un hidrograma dedescarga razonable. A los efectos de establecer una primera aproximación al problema y un orden

de magnitud de la onda de rotura, se utilizaron algunas expresiones derivadas de análisisestadísticos de roturas reales.

Métodos basados en los procesos físicos: predicen el desarrollo de la brecha o la descargaresultante utilizando modelos de erosión basados en principios hidráulicos, del transporte desedimentos y de mecánica de los suelos (ej. NWS-BREACH).

En la Tabla 2 se presentan los valores que se obtendrían para la presa San Roque con fórmulasempíricas de uso más extendido (en unidades técnica internacional).

Nombre (fecha), variable independiente Ecuación Caudal Pico (m3/s)

Froehlich (1995), f(Vw,hw) Qp=0,607(Vw0,295 hw

1.24) 14186,40

McDonald y Langridge-Monopolis( 1984,), f(Vw,hw) Qp=3,85(Vw hw)

0.411

43073,46McDonald y Langridge-Monopolis( 1984), f(Vw,hw) Qp=1,154(Vw hw)

0.412 13207,05

Kirkpatrik (1977), f(hw) Qp=1,268(hw +0.3)2.5 9588,36

SCS (1981), f(hw) Qp=16,6(hw)1.85 12119,68

Reclamation (1982),f (hw) Qp=19,1(hw)1.85 13944,94

Costa (1985), f (S,hd) Qp=0,981(S hd)(0.42) 18460,11

Hagen (1982), f (S hd) Qp=0,54(S hd)0.5 66246,36

Costa (1985), envolvente f(S,hd) Qp=2,634(S hd)0.44 79201,21

Evans(1986), f(Vw) Qp=0,72(Vw)0.53 18114,50

Singh y Snorrason (1984), f(S) Qp=1,776(S)

0.47

18414,29Costa (1985),envolvente, f(S) Qp=1,122(S)

0.57 83197,76

Singh y Snorrason (1984), f(hd) Qp=13,4(hd)1.89 16381,75

Tabla 2.- Valores de caudal pico calculados para distintas fórmulas empíricas[8]

Donde:Qp: descarga pico por la brecha calculada (m

3/s).Vw: es el volumen del embalse en el momento de la falla (m

3). En este caso es de 201 Hm3.hw: altura del agua en el embalse al momento de la rotura medida desde el nivel del piso de labrecha final (m). Para el caso analizado es de 35,30 m.hd: altura de la presa (m). Para el caso analizado es de 51,30 m.S: capacidad de almacenamiento del embalse (m3). Para el caso analizado es de 350 Hm3.


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Los resultados obtenidos muestran una muy alta dispersión (entre 83.000 y 9.500 m3/s) queproducen una gran incertidumbre. Ocho de las trece fórmulas predicen un valor de caudal picoentre 12.000 y 18.000 m3/s.

Se evaluó también un modelos con base física: el modelo de rotura del National Weather Service[9]; este modelo es el más ampliamente utilizado y está incorporado a los programas HEC-HMS[10], HEC-1 [11] + y FLDWAV [12] entre otros. El modelo responde a la ecuación:

( ) ( ) 5.25.1 35.170.1 bwbwsv p hh zhh Bk cQ −+−= (Unidades internacionales)Donde:

cv = factor de corrección para la velocidad de aproximación.ks = factor de corrección por sumergencia debido a la elevación del agua en el pié de la presa.B = ancho de la brechahw = elevación de la superficie de agua en el embalsehb = elevación del fondo de la brechaz = taludes laterales de la brecha

La primera parte de la ecuación es considerada como la ecuación de vertedero estándar con elancho de la cresta de vertedero correspondiente al ancho promedio de brecha (B) y la altura en elvertedero correspondiente a la profundidad del embalse (hwi). Este término representa el pico de

descarga para un embalse infinitamente grande donde no existiría una reducción del nivel delembalse durante la erosión de la brecha.

La segunda parte de la ecuación es un factor de reducción, que representa la reducción del niveldel embalse durante la erosión de la brecha. Para una presa alta con un embalse relativamentepequeño, puede existir un descenso significativo del nivel del embalse mientras el agua es vertidadurante la formación de una brecha por erosión.Este modelo requiere la definición de parámetros de la brecha, que es la abertura que se forma enuna presa cuando esta falla.

Los parámetros que definen la magnitud del pico y la forma del hidrograma de la descargadependen de la forma y dimensiones de la brecha, el tiempo de desarrollo, la profundidad y el

volumen de agua almacenada en el reservorio, el caudal ingresante en el embase en el momentode la rotura, etc. El U.S. Army Corps of Engineers [13] y Fread en el National Weather Service[14], incluyen recomendaciones de parámetros de brechas mostradas en la tabla 3.

Tipo de presa Ancho de brecha Talud lateral de brecha Tiempo de falla (hs)Presa de materiales sueltos 0.5 a 3.0 Altura de presa Vertical a 1:1 0.5 a 4.0

Presa de gravedadNúmero entero de tamaño

de bloques monolíticosVertical a 1:1 0.1 a 0.5

Presa de arco Ancho total del valle Talud del valle 0 a 0.1Tabla 3. Valores recomendados para parámetros de brecha – 1980

Se aplicó el modelo de rotura del National Weather Service incorporado en el software HEC-1para el análisis de la presa San Roque

En el archivo de ingreso del programa utilizado para la actualización hidrológica de la cuenca, seagregó el modelo de rotura de la presa. La tarjeta que modela la rotura es la tarjeta SB. Los datosingresados fueron los presentados en la tabla 4. El resultado obtenido fue de 16.960 m3/s. Dada labase física de este modelo, su resultado fue el adoptado para realizar el tránsito aguas abajo.

Ancho de la brecha 48 m.Taludes 1 H:V

Tiempo hasta el máx. desarrollo 0,5 hsElevación del agua 643.30 msnm

Elevación del fondo de la brecha 608 msnm

Tabla 4: Valores de Brecha Adoptados

Se procedió a continuación a estudiar la descripción física del cauce aguas debajo de la presa pordonde transitará el hidrograma de rotura.


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Descripción física del Cauce Aguas Abajo

El recorrido del río desde el embalse de San Roque hasta los bañados de la Mar Chiquita, en quedesagua, es de 203 km, presentando el río en sus últimos 10 km el aspecto de una serie depequeñas lagunas de las que nace un reducido arroyo, de apenas 5,00 m de ancho, que va aterminar en el borde Sud - Occidental de los esteros de la Mar Chiquita [15].La interposición del embalse de San Roque entre la cuenca imbrífera y su emisario el Río Suquía,

ha modificado substancialmente, regularizándolo, el régimen natural que éste ofrecíaanteriormente a la formación de ese lago artificial.El Río Suquía (o Primero), atraviesa la Sierra Chica, por la quebrada de San Roque. Luego de 26km llega a La Calera; 4 km aguas abajo, al llegar a Saldán, recibe, por intermedio del arroyo deeste nombre, las aguas de numerosas corrientes de la vertiente oriental de la Sierra Chica.En el primer tramo aguas abajo del dique, el río escurre por una quebrada profunda de grandesdimensiones que va perdiendo magnitud hacia aguas abajo (Figura 7).

Figura 7.- Vista del cauce aguas abajo desde el cierre

En su recorrido desde el cierre hasta la ciudad se encuentra interceptado por tres azudes, el Azud

Nivelador a 1,7 km del cierre donde se instalaba la usina Molet (ahora Museo Molet), El Diquecito,donde se asienta la actual Central Hidroeléctrica de San Roque y desde donde se realiza la tomay derivación para la Central Hidroeléctrica La Calera. Aguas debajo de esta localidad se encuentrael Azud Mal Paso, desde donde se realiza la toma que alimenta los canales de riego del cinturónverde de la ciudad: Canal Maestro Norte y Canal Maestro Sur.

En su paso por la localidad de La Calera es posible observar dos puentes sobre el cauce.Además, la trama de la ciudad está desarrollada de manera importante sobre ambas márgenesdel río.

A partir de Villa Warcalde, la masa de agua que baja por el Suquía es considerable y al no tenerningún tipo de regulación eficiente, entra a la Ciudad en forma incontrolada, provocando seriosinconvenientes

Pasado Saldán, el Río Suquía sale a la llanura en el lugar denominado Quitilipe y después de unrecorrido de 17 km y por un cauce cortando capas de arcillas pampeanas, conglomerados yareniscas en dirección oeste-este, llega a la Ciudad de Córdoba.

El lecho de inundación del río Suquía, tiene un escaso desarrollo en la mayor parte de su recorridopor la ciudad de Córdoba, siendo prácticamente inexistente desde su salida al piedemonte hastalos barrios Yapeyú -San Vicente [16]. Presenta una terraza baja inundable esporádicamente queen un principio fue su lecho de inundación.

Del estudio del ambiente fluvial ligado a la evolución del río en la planicie, se distinguen dosplanos aluviales; un plano aluvial antiguo y un plano aluvial moderno. El plano antiguo presentados niveles de terrazas principales: un nivel alto y un nivel medio. El plano nuevo, define el nivel

de terrazas bajas. En este nivel se concentra casi la totalidad de la zona céntrica de la Ciudad deCórdoba y los principales barrios de la ciudad (Alberdi, San Vicente y General Paz) [17].


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En su paso por la ciudad, el río es atravesado por numerosos puentes y vados (alrededor de 16).Posee además sus márgenes próximos y una isla parquizados; estos espacios son utilizados porlos vecinos como lugar de recreación. En casi la totalidad de su recorrido por la ciudad (desde elPuente Sagrada Familia hasta su cruce con la Av de Circunvalación) está acompañado por dosvías vehiculares costaneras, una en cada margen: Av Intendente Mestre (es una vía alternativaque evita tener que ingresar al centro) y una vía peatonal: la ciclovía. En el primer tramo de supaso por la ciudad, el río escurre por su cauce natural.

Figura 8.- Río Suquía y Av la Costanera en el puente Centenario y en el Puente Alvear yPuente Maipú

Desde el puente Santa Fe, aproximadamente la mitad de su recorrido dentro de la ciudad, losmárgenes se encuentran revestidos con gaviones. Estos revestimientos son desplazadosfrecuentemente por las crecidas que transitan este cauce (Figura 8).

En pleno centro urbano incorpora, por el sur, al arroyo de La Cañada, que desagua el área de LaLagunilla, a veces con una violencia tal que obligó a la construcción de obras de defensa deCalicanto que lo encauza en todo su recorrido por la ciudad.

El arroyo La Cañada nace en la depresión tectónica de La Lagunilla y cruza la parte sur de laCiudad, de SO a NE, para finalmente desaguar en el Suquía (Figura 9). Este arroyo de aspectoinofensivo por su escaso caudal, fue el causante de varias y desastrosas inundaciones a lo largode la historia de la Ciudad; la última ocurrió en la década del treinta, motivando la construcción dediques laterales en su recorrido ciudadano que han permitido controlar eficientemente elcomportamiento del arroyo en épocas de crecidas violentas [18].

Figura 9.- Desembocadura del Arroyo La Cañada en el Río Suquía

Luego el río continúa con su recorrido hacia el este, pasando por el lugar denominado Chacra deLa Merced, penetra otra vez en un valle amplio y pendiente suave hasta Santa Rosa, para volver aestrecharse cerca de las Tapias.


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Gradualmente el valle se estrecha y al llegar a la Capilla de Los Remedios, treinta kilómetros aleste, no cubre los 200 m, y el curso queda restringido a unos 50 m con escasa profundidad. Asícontinúa en una extensión de 10 km desviado al este y sudeste por la colina llamada Loma Alta yya con aguas salobres hasta alcanzar la Mar Chiquita. Entra en esta depresión lacustre y sedispersa en varios brazos, todos secos, que ya no alcanzan el nivel de la Laguna, sinoexcepcionalmente con precipitaciones muy abundantes.

No es ni ha sido nunca navegable, pero sus aguas prestan inmensos servicios a las poblacionesque atraviesa. Ellas abastecen de agua potable y electricidad a la capital de la provincia, sirvenpara la irrigación de extensas zonas en los alrededores de ésta y departamentos limítrofes.

Topografía del Cauce Aguas Abajo

Con el fin de obtener la topografía del cauce sobre la zona de estudio se analizaron antecedentesexistentes del área. En general, la geometría del valle agua abajo de la presa se obtuvo de latopografía obtenida de estos estudios.

Durante el desarrollo de este trabajo se realizaron únicamente reconocimientos topográficos parala validación de ciertas secciones. Para cuantificar y visualizar las condiciones del terreno y poderconfrontarla con la de los perfiles relevados se generó una estructura numérica de datos querepresenta la distribución espacial de la elevación de la superficie del terreno, es decir un modelodigital de elevación (MDE).

Para la confección del MDE (o DEM, en inglés) se contó con información topográfica de lassecciones relevadas y de cartas IGM escala 1:50.000. Se descargaron del ftp de la Nasa, lasimágenes raster del proyecto SRTM. Se adquirieron imágenes ASTER (Satélite Avanzado deEmisiones Termales y Radiómetro de Reflexión) a NASA. Se completó y contrastó el set deinformación con datos extraídos de imágenes tomadas de Google Earth Pro.

A partir del análisis de la geometría del valle y de la visita del terreno se localizaron las obrassingulares que por su importancia pudieran producir obstrucciones significativas en el cauce o darlugar a fenómenos hidráulicos de naturaleza local que pudieran incidir de manera muy importante

en la propagación de la onda. Tal es el caso de terraplenes de azudes y puentes.Las secciones relevadas con que se trabajó en total fueron 200 y 24 puentes en aproximadamente50 kilómetros.

MODELOS DE TRÁNSITO APLICADOS

Se utilizaron tres modelos: permanente, difusivo (Muskingun-Cunge) y dinámico aplicados a tresprogramas distintos: HEC-1; FLDWAV y HEC-RAS. De la aplicación de estos programas al casoparticular de la Presa San Roque se pueden establecer las siguientes observaciones:

HEC-1/ HEC-HMS [19] [20]: este programa trabaja en DOS y es fácil de manejar. Sus salidas soncompletas y fáciles de leer entregando resultados de caudales, velocidades y tiempo de arribo.

Para la modelación de la brecha utiliza el modelo de National Weather Service [21]. Los modelosdisponibles en este programa son los de Muskingum; Muskingum – Cunge; Tirante normal;Trabajo R & D y Onda cinemática. Permite también calcular y transitar los ingresos debido aprecipitación sobre cuencas aguas abajo.

Los resultados mostraron cambios bruscos en la altura de la ola entre algunas seccionesconsecutivas que ponen de manifiesto las limitaciones del modelo adoptado para el tránsito queno puede modelar las curvas de remanso. Con respecto a los valores de tiempo de arribo de la olaestimados, los resultados se muestran razonables y dentro de los rangos esperables, lo quepermite realizar observaciones respecto a ellos.

FLDWAV (Flood Wave Routing Model)[22]: este programa también trabaja en DOS. Se basa en laresolución numérica de la ecuación de flujo unidimensional de Saint-Venant, acoplada a unsistema de ecuaciones que en conjunto hacen posible la simulación matemática de flujosrápidamente variados en cauces naturales. El sistema completo de ecuaciones se resuelve deforma iterativa a partir de un método implícito no lineal de diferencias finitas. Los modelos


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disponibles en este programa van desde los difusivos hasta el dinámico completo. Las seccionesrequieren trabajos previos debido a que las opciones de ingreso para ellas son (cota-perímetromojado) o (cota–ancho de boca). Las salidas son completas y fáciles de leer. No permite lasimulación de precipitación – escorrentía. Para la modelación de la brecha utiliza el modelo deNational Weather Service. Este programa se presentó muy inestable cuando se utilizaba elmodelo dinámico para el caso en estudio. Los problemas de convergencia eran lentos de resolvery las corridas superaban los cuatro minutos para modelar sólo 11 secciones. Los parámetros a

ajustar para obtener estabilidad eran de diverso tipo: geométricos, hidráulicos y computacionales.La inestabilidad se volvía a presentar con cada nueva sección incorporada. Se realizó entonces, lamodelación del embalse, su rotura y sólo once secciones aguas abajo. En total se modelaron losprimeros 24 kilómetros desde el cierre.

HEC-RAS [23]: el programa trabaja en un entorno Windows. Permite la modelación a régimenpermanente y a régimen no permanente. Para el régimen no permanente, al igual que FLDWAV,se basa en la resolución numérica de la ecuación de flujo unidimensional de Saint-Venant,acoplada a un sistema de ecuaciones que en conjunto hacen posible la simulación matemática deflujos rápidamente variados en cauces naturales. El sistema completo de ecuaciones se resuelvede forma iterativa a partir de un método implícito no lineal de diferencias finitas (esquema dePreissmann). Los modelos disponibles en este programa van desde los difusivos hasta el

dinámico completo. La modelación con este software a régimen permanente es de uso extendido.La carga de secciones transversales del río no presenta complicaciones. Sus salidas gráficaspermiten la visualización de puntos conflictivos. Para la simulación no permanente con ruteodinámico considerando los puentes, se mostró muy inestable por lo que requirió la modificación defactores que producen pérdida de precisión o bien un aumento del coste computacional. Losresultados obtenidos se pueden considerar representativos de lo que ocurriría frente a un tránsitode estas características y dentro del rango de valores esperables. Estos resultados obtenidos setomaron como datos de base para la confección del mapa de inundación de la Ciudad deCórdoba.

En resumen de estos programas, el HEC-1 permite la modelación hidrológica y la determinacióndel hidrograma de falla sin presentar grandes complicaciones, además es posible realizar con este

modelo un tránsito difusivo que permite determinar los tiempos de llegada del caudal pico de lainundación en cada sección con una exactitud adecuada. Con respecto al programa HEC-RAS sumodelación en régimen permanente permite detectar errores en la carga de datos y una primeraaproximación al problema; en tanto que la modelación no permanente con este programa, aúnrelajando restricciones para obtener mayor estabilidad, da resultados compatibles con loscaudales y tiempo de tránsitos esperables. De los resultados de ambos programas es posibledefinir los mapas de inundación.

MAPAS DE INUNDACIÓN

Los mapas de inundación constituyen el producto final de los análisis de rotura de presas y son la

información de mayor valor que se les pasa a los organismos encargados de gestionar laemergencia en campo. Los principales usuarios de los mapas serán los organismos encargadosde la protección de la población, (Bomberos, Defensa Civil municipal y provincial, etc.), por lo quelos mapas se elaboraron sobre cartografía oficial actualizada, que muestran claramente los sitiospotenciales de afección y el acceso a ellos.

En el mapa de inundación (Figura 10) se demarca claramente la franja de inundación, de tal formaque su extensión y límites se distingan a primera vista de los demás elementos marcados en elmapa. También se demarcan los tiempos de arribo del pico de la crecida.

De los mapas de inundación generados se observan que los daños estimados involucrarían a:

Los asentamientos urbanos que se verán afectadas son: la Ciudad de Calera (13 km), La localidad

de Saldán (17 km) y la Ciudad de Córdoba (42 km), esta última capital de la provincia con más deun millón trescientos mil habitantes. La crecida no generará problemas a las localidades de Capillade los Remedios, Río Primero, Santa Rosa del Río Primero.


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Los Servicios esenciales que se verán afectados son:

- Centrales hidroeléctricas: Central San Roque (potencia generada 24 MW), Central La Calera(potencia generada 4,5 MW).

- Centrales Térmicas: Central Termoeléctrica Deán Funes (potencia 32 MW)

- Abastecimiento de Agua portable: Planta Potabilizadora Suquía (alimenta aproximadamente el

70 % de la ciudad de Córdoba).- Estación depuradora de Bajo Grande: En la actualidad el cuerpo receptor de los caudales es elRío Suquía, que recibe la descarga de la planta depuradora actual: Bajo Grande. El Caudal medioque llega a la planta depuradora es de 6.600 m3/h (año 2005), con un máximo de 8.500 m3/h y unmínimo de 3.000 m3.

- Hospitales y Centros de Salud: Hospital Nacional de Cínicas (hospital universitario recibe cuatromil pacientes y realiza unas 430 cirugías por mes); Hospital Universitario de Maternidad yNeonatología (anualmente realiza 25 mil consultas externas: 11 mil de urgencia, durante las 24horas, y 4 mil internaciones, al tiempo que se asisten 1500 partos aproximadamente); Hospital deUrgencias (es el primer centro asistencial al que se dirigen las personas accidentadas y conurgencias. Es base de las ambulancias del servicio municipal encargado de la atención primariade las personas accidentadas en la vía pública); Hospital San Roque; Hospital Provincial de Niños.

Figura 10.- Mapa de zona de inundación y tiempos de arribo del pico de la crecida porrotura de la Presa San Roque [24](Lábaque, 2010

- Escuelas: Escuela Manuel Belgrano, escuela Alejandro Carbó, Colegio María Auxiliadora (cadauno de ellos con más de 600 alumnos).- Central de Policía de la Provincia de Córdoba: En sus oficinas se encuentran los mandossuperiores del cuerpo y desde donde se dirigen actualmente los operativos de evacuación yrescate. Su planta baja, se encuentra diariamente repleto de personas que buscan realizarnumerosos trámites- Edificios de Servicios Públicos: Subsecretaria de Arquitectura de la Provincia; Subsecretaría deRecursos Hídricos de la Provincia (es el organismo encargado del control e inspección de laspresas propiedad de la Provincia); Dirección Provincial de Vialidad.- Estación Terminal de Trenes y Estación Terminal de ÓmnibusAdemás lugares de concurrencia masiva: Estadio Córdoba, estadio del Club Atlético Belgrano, La

Vieja Usina, Zona del Mercado de abasto, etc.


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CONCLUSION

De los escenarios estudiados, se estableció que la presa San Roque no presentaríainconvenientes si se enfrenta a una Precipitación Máxima Probable caída en la cuenca alta paralas condiciones existentes actualmente de uso de suelo. Aunque no existe riesgo de sobrepasopor el coronamiento de la presa, la Ciudad de Carlos Paz, asentada en las márgenes del lago, seenfrentaría a serias consecuencias dado que su cota urbanizada es de 644 msnm

(aproximadamente 8 m por debajo del nivel que alcanzaría el embalse).Para el escenario de rotura por actos de vandalismo, al realizarse el estudio de la zona deafectación es posible observar que una gran parte de la vida de la ciudad está localizada en susmárgenes en particular servicios fundamentales. Muchas de las instituciones que deben darrespuesta en la emergencia verían sus instalaciones afectadas. (Central de Policía, Hospital deUrgencias, la Maternidad Provincial; la Maternidad Nacional y el Polo Sanitario de la Provincia).

También se verían afectadas las empresas de suministro de agua potable (Aguas Cordobesas),energía eléctrica (EPEC) y la planta depuradora de líquidos cloacales de la ciudad (Planta BajoGrande). Toda el área céntrica quedaría bajo agua. La población afectada estimada es dealrededor de 150.000 personas y un área de 29 km2.

De los resultados obtenidos en las modelaciones es posible estimar el tiempo de arribo del pico dela crecida a la zona urbanizada de la Ciudad de Córdoba, para este escenario, en dos horas ytendría una duración aproximada de 12 horas. Este es un tiempo escaso que debe ser bienaprovechado para poder activar sus mecanismos de emergencia. Además los resultadosmostraron que todos los puentes de la ciudad se verían afectados, dejando a la ciudad dividida endos. Por lo que habría que considerar dos zonas de conflicto que deben atenderse por separado.Las estructuras básicas de servicios de suministro de electricidad, agua potable, riego y cloacastambién se verían seriamente afectados.

Es importante reiterar que el escenario de rotura por actos de vandalismo considerado es sólo alos fines de determinar la situación que se plantearía en un caso hipotético extremo, no existiendoactualmente ningún parámetro de alerta. Además, no se consideraron los beneficiosos efectos dela existencia del viejo muro del San Roque con el único fin de plantear un evento más catastrófico

aún que el esperable.Con respecto a la cuenca se recomienda realizar un control de los usos que garantice suscaracterísticas de escorrentía, infiltración y conservación de la cubierta vegetal. Con este fin serecomienda la aplicación de medidas no estructurales entre ellas restricciones al uso de suelotanto en la cuenca alta como en el perilago y la cuenca baja que garanticen que las condicionesexistentes a lo largo del curso se mantengan en el tiempo.

Por último se recomienda realizar estudios de estabilidad de la presa ante eventos sísmicos,seleccionando y aplicando los parámetros sísmicos regionales para la verificación de estaestructura. Se reitera que este escenario no ha sido analizado aún.


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Referencias

[1] [15] VÁZQUEZ, J.; MIATELLO, R.; ROQUÉ, M. (1979) - Geografía Física de la Provincia de Córdoba.Editorial Boldt, Argentina.

[2] [5] ORGANISMO REGULADOR DE SEGURIDAD DE PRESAS (2005) - Relevamiento y DiagnósticoPrimario de las Condiciones de Seguridad de la Presa San Roque. Convenio Marco de CooperaciónInterinstitucional y Asistencia Técnica entre la Dirección Provincial de Agua y Saneamiento (hoy

Subsecretaría de Recursos Hídricos de la Provincia) y el Organismo Regulador de Seguridad de Presas.Córdoba, Argentina.

[3] Imagen Google Earth fecha de la toma de la imagen 28/02/2006.

[4] Página web del sitio huellas de la historia. (www.huellasdelahistoria.com)

[6] GARCÍA, C. (2000) - Lámina de Lluvia Puntual para Diseño Hidrológico. Tesis de Maestría. Facultad deCiencias Exactas, Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba. Córdoba, Argentina

[7] [8] [24] LÁBAQUE, M. (2010) - Propuesta para la Confección de Planes de Emergencia por Rotura dePresa en la Provincia de Córdoba. Aplicación al Dique San Roque. Tesis de Maestría. Facultad de CienciasExactas, Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba. Córdoba, Argentina.

[9] [21] FREAD, D. (1988 - revisado 1991) - BREACH: An Erosion Model for Earthen Dam Failures. NationalWeather Service, National Oceanic and Atmospheric Administration, Silver Spring, Maryland. U.S.A

[10] [20] US ARMY CORPS OF ENGINEERS (2000) - HEC – HMS de Simulación de Eventos Hidrológicos.Hydrologic Engineering Center. USA,

[11] [19] US ARMY CORPS OF ENGINEERS (1997) - Manual. HEC-1. Simulación de Eventos Hidrológicos.Hydrologic Engineering Center, USA

[12] [22] FREAD, D.; JIN, M. (1993) - Real-time Dynamic Flood Routing with NWS FLDWAV Model UsingKalman Filter Updating. Proceedings: ASCE International Symposium on Engineering Hydrology, SanFrancisco, california, July 25-30, pp. 946-951

[13] US ARMY CORPS OF ENGINEERS. DEPARTMENT OF THE ARMY (1994) - Flood-Runoff Analysis.Engineer Manual (110-2-1417): Washington, USA

[14] FREAD, D.L. (1981a). Flood Routing: a Synopsis of Past, Present, and Future Capability. Proceedings:

International Symposium on Rainfall-Runoff Modeling, Mississippi State, Mississippi, May 18-22, pp. 521-541.

[16] [17] [18] QUINTANA SALVAT, F.; BARBEITO, O. (1999) - Caracterización geológica y geomorfológicade Córdoba Capital y alrededores. Convenio Universidad Nacional de Córdoba - Municipalidad de Córdoba.Res. Rectoral No. 333/99 y Decreto Municipal No. 294/D/98.Córdoba. Argentina.

[23] US ARMY CORPS OF ENGINEERS, HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER (2008) - HEC-RAS.4.0User´s Manual: Washington, USA

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Resumen Bases Para El Plan de Acción - Rotura Dique San Roque