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DISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DE LA RED DE MONITOREO AMBIENTAL EN LA CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO MEDELLÍN EN JURISDICCION DEL AREA METROPOLITANA

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA - UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA – UNIVERSIDAD DE MEDELLÍN – UNIVERSIDAD NACIONAL

ÁREA METROPOLITANA DEL VALLE DE ABURRA CONVENIO 366 / 2003 7-1

7 ESTUDIO HIDRÁULICO DEL RÍO MEDELLÍN EN UN TRAMO COMPRENDIDO ENTRE LAS ESTACIONES ANCÓN SUR Y ACEVEDO

7.1 INTRODUCCIÓN En esta primera etapa de la modelación hidráulica del río Medellín, se ejecutó un primer tramo comprendido entre Ancón Sur y Acevedo, el cual está canalizado. Para la modelación hidráulica se hizo uso de las secciones transversales levantadas en campo durante las campañas de aforos. En este estudio hidráulico se analizan los perfiles de flujo y los niveles de la lámina de agua para caudales máximos estimados mediante la metodología Regionalización de Características Medias. La modelación del transito de los caudales máximos se llevó a cabo para periodos de retorno de 2.33, 5, 10, 25, 50 y 100 años. La calibración de modelo hidráulico consiste en el ajuste de los niveles observados en campo en las campañas de aforos con los niveles calculados por el modelo numérico. El ajuste se realizó variando el coeficiente de rugosidad, n, hasta el punto donde el porcentaje de error fuera menor del 10%, valor aceptable para este tipo de modelación. Para el cálculo de los perfiles de flujo se utilizó el software de libre acceso HEC-RAS versión 3.1.1 desarrollado por U.S Army Corps of Engineers – Hydrologic Engineering Center. El modelo se basa en el método del paso estándar y permite elaborar los perfiles de flujo para cualquier condición de flujo impuesta incluyendo la geometría real del cauce y las condiciones hidráulicas de rugosidad requeridas por el usuario, permitiendo utilizar diferentes condiciones de borde en las secciones aguas abajo y/o aguas arriba, como la profundidad normal asociada a la pendiente del cauce o la profundidad crítica. Como resultado del modelo se obtiene la superficie libre del agua asociada a una condición de caudal impuesta que puede variar a lo largo del cauce.

7.2 EVALUACION HIDRÁULICA

7.2.1. Información Utilizada Se busca información actualizada sobre el Río Medellín tales como: lineamientos horizontal y vertical, secciones transversales a lo largo de la corriente. Esta actividad se realiza en la etapa de búsqueda de información en diversos centros de documentación de la ciudad. Son pocos los estudios que se encuentran, a disposición del público en general, detallados y actualizados y se limita básicamente al estudio realizado recientemente por el Área Metropolitana del Valle de Aburrá – Area mediante contrato No. 185-98/010, elaboradó por la COMPAÑÍA COLOMBIANA DE CONSULTORES S.A. –C.C.C. cuyo objeto es la ejecución de los estudios y diseños de la canalización del río Medellín, en tres




tramos diferentes de los municipios de Copacabana, Girardota y Barbosa, en una longitud total de siete (7) kilómetros. La información utilizada en este estudio es obtenida de la planoteca del Metro de Medellín, en esta se encuentran planos “As Build” de los tramos del Metro y de las canalizaciones y obras hidráulicas que se realizaron. Se obtienen secciones típicas teniendo en cuenta los cambios principales en los lineamientos vertical y horizontal. Debido que la información de estructura hidráulicas, como son disipadores de energía, no es completa no se tiene en cuenta para el presente estudio. Para el tramo estudiado se cuenta con 23 secciones transversales, en una distancia de 20,600.00 metros. Todas las secciones transversales se levantaron de izquierda a derecha en dirección del flujo, aguas abajo. En la zona de estudio se encuentran cinco estaciones de aforos de las campañas realizadas a lo largo del proyecto (Tabla 7.1), las cuales son utilizadas para la calibración del modelo:

Tabla 7.1 Estaciones de monitoreo

Estación X Y Ancón Sur 828253.9 1172302.9 Antes de San Fernando 833045.9 1176082.1 Puente Guayaquil 834153.5 1180877.0 Aula Ambiental 834522.9 1184488.1 Puente Acevedo 836275.1 1189174.5

7.2.2. Zona de Estudio Se realiza la modelación hidráulica de un tramo del Río Medellín donde se cuenta con una información, aunque escasa, permite la simulación de los caudales máximos. El tramo esta comprendido entre las estaciones de las campañas de aforo Ancón Sur y Acevedo. El tramo de estudio presenta a sus costados taludes en concreto y naturales (hierva y rastrojo bajo). El lecho esta conformado principalmente por gravas, boulders y lodo. Debido a la presencia de lodo adherido a las superficies de las rocas la rugosidad se ve afectada significativamente. El tramo de la zona de estudio comprende los municipio de Sabaneta, La Estrella, Envigado, Itagui y Medellín. El tramo está canalizado a lo largo del trayecto con un lineamiento horizontal constante, lo que permite la aplicación del modelo. A continuación se presenta el tramo anteriormente mencionado (Figura 7.1).




Figura 7.1 Esquema del modelo implementado

7.2.3. Características Generales Se toma como abscisado de referencia el eje del río Medellín el cual es calculado desde el nacimiento del Río. La primer sección es la estación de aforo de Ancón Sur y su abscisa es la K21+400, y la última sección es también la estación de aforo de Acevedo K42+100. a continuación se presenta las características mas importantes de los tramos de la zona de estudio: K21+400 a k24+800. Se presenta secciones con un ancho promedio del lecho de 15 m y taludes de 1.5:1 aproximadamente. En esta zona se presentan gran número de disipadores de energía, pozos y rápidos. Son afluentes las quebradas Grande y La Doctora. En K24+800 a k29+500. El ancho medio es de 20m, en este tramo predomina los taludes verticales en la margen derecha y en la izquierda taludes de 6.5:1. son afluentes Doña María, Ayurá, Aguacatala y La Jabalcona. En K29+500 a K33+300. El ancho medio es 23 m. Pendientes de taludes en la margen derecha se sección compuesta, en la parte baja con 1.6:1 y luego verticales. En la margen izquierda 1.5:1. La Volcana, La Sucia, La Poblada, La Altavista y El Indio.




En K33+300 a K35+600. El ancho medio es 26 m. Taludes de 1.5:1. Son afluentes la quebrada Loreto y La Hueso. En K35+600 a K38+600. El ancho medio es de 34 m. Taludes de 1.5:1. en este sector se encuentra el pozo de aquietamiento aguas arriba del Aula Ambiental. Son afluentes La Iguana, Santa Elena, El Ahorcado, Malpaso y La Chorrera. En K38+600 a K42+100. el ancho medio es de 38 m. Taludes 1.5:1. zona donde se encuentran puntos de explotación de material del lecho del río y rocas de gran tamaño. Son afluentes La Quintana, Minitas, La Rosa, Tozcana y Granizal. De la Figura 7.2 puede inferirse que el tramo de estudio tiene una pendiente promedio de 0.89% con valor mínimo de 0.32% y máximo de 2.16%. en general, la pendiente que se presenta es homogénea y en ella no se consideran los cambios de pendiente debido a los pozos, rápidos y obras hidráulicas de disipación de energía.

0 5000 10000 15000 20000

1450

1500

1550

1600

Main Channel Distance (m)

Ele

vatio

n (m

)

Figura 7.2 Perfil altimétrico del tramo de estudio.

7.3 MODELACIÓN HIDRÁULICA El programa HEC-RAS requiere como datos de entrada para realizar la modelación, una serie de características de la topografía de la sección, las distancias entre secciones, los coeficientes de rugosidad y condiciones de borde. Las condiciones de borde establecen el valor inicial para la evaluación de la superficie libre, las opciones disponibles son las siguientes: nivel conocido, profundidad crítica y método área-pendiente considerando para la sección inicial de cálculo la pendiente de la línea de energía igual a la pendiente de la superficie del agua.




Para calcular los perfiles de flujo se utilizó el programa de computación HEC-RAS 3.1.1 elaborado por el Cuerpo de Ingenieros de Estados Unidos. El programa calcula el perfil con las ecuaciones de flujo uniforme utilizando el método estándar por pasos. Es muy importante mencionar que las expresiones utilizadas por el modelo fueron desarrolladas para flujo de agua limpia, es decir, sin considerar las variaciones debidas a altas concentraciones de sedimentos como es el caso particular de los flujos de lodos y flujos de escombros que presentan fuertes variaciones en las propiedades básicas de los fluidos como viscosidad, densidad, etc. haciendo que el comportamiento del flujo sea el de un fluido no newtoniano. Es de esperarse que cuando se presentan caudales altos las concentraciones de sedimentos aumentan; elegir el umbral de aplicación de flujo de agua limpia no es sencillo, pero se acepta que a pesar de que hay concentraciones moderadamente altas no es el caso de flujo de lodos o escombros.

7.3.1. Descripción General del Modelo Hidráulico HEC-RAS Los cambios en el perfil se calculan con las ecuaciones de momentum, energía y aproximaciones de carácter empírico. El programa dispone de la opción adicional de calcular los perfiles en tramos del canal con obstrucciones y flujo a través de islas, en las cuales se genera flujo dividido. La metodología incorporada en el modelo se basa en varias suposiciones que simplifican el transito hidráulico. Se tiene en cuenta:

- Flujo permanente

- Flujo gradualmente variado

- Flujo unidimensional. El programa utiliza un factor de corrección para tener en cuenta la heterogeneidad en la distribución de velocidades horizontales.

- Canales de baja pendiente.

- Pendiente de la línea de energía constante entre secciones adyacentes.

- Lecho rígido

Los resultados se deben comparar con lo observado en visitas de campo y la información recopilada en la zona del estudio en lo referente con los niveles de inundación registrados. La razón por la cual el HEC-RAS, un modelo de flujo permanente, puede ser utilizado para la modelación de un fenómeno de flujo no permanente, como una creciente, está en el hecho del crecimiento y decrecimiento gradual de la onda de creciente. Existen al menos tres casos en los cuales un modelo de flujo permanente no produce resultados adecuados:

- Cuando la onda de creciente se mueve muy rápidamente.

- Cuando se presenta un efecto de remanso pronunciado, por la confluencia con otra corriente.




- Cuando existe un efecto de circuito en la relación caudal - elevación como resultado de una pendiente muy baja del canal. El efecto de circuito se refiere a la posibilidad de tener dos profundidades para un mismo caudal, lo cual se deriva de la relación, y no de la función, entre la profundidad y el caudal para un determinado nivel del río, que origina valores diferentes cuando el nivel del río crece, si se presenta creciente, o cuando el nivel del río decrece, en la rama de recesión, fenómeno también conocido como histéresis en la curva de calibración en una sección.

La experiencia demuestra que el modelo a pesar de sus restricciones entrega resultados útiles desde el punto de vista práctico (Hoggan, 1989), en este caso, el modelo es aplicable, teniendo en cuenta que a pesar del bajo tiempo base de las hidrógrafas típicas del río Medellín en este sector, el crecimiento de la onda no es súbito, no se da la confluencia del río con otro que pueda generar en él un efecto de remanso, por el contrario es el río Medellín el que ejerce control hidráulico sobre sus afluentes y las pendientes de fondo del río en el tramo están en el rango que permite el programa (menores que 1:10). El programa permite modelar regímenes de flujo subcrítico, supercrítico y mixto, el cual es una combinación de los dos anteriores, en el que se tienen tramos con uno u otro estado de flujo. Con base en las visitas de campo se determinó realizar la modelación para el estado mixto, ya que se pudo apreciar que el estado de flujo presenta variaciones a lo largo del cauce, alternando tramos con flujo subcrítico, con tramos con flujo supercrítico. La presencia en un tramo del río de resaltos hidráulicos y caídas hidráulicas, situación favorecida por la secuencia de pozos y rápidos que presenta el fondo, permite identificar los cambios de estado mencionados. Las pérdidas de energía ocasionadas por la fricción del agua con el perímetro mojado de la sección, las determina el programa como el producto de la pendiente media de la línea de energía y la longitud ponderada con base en los caudales por las sobrebancas y el canal entre secciones. Las pérdidas locales por contracciones o expansiones, las calcula como un porcentaje del cambio de la cabeza de velocidad entre las secciones. Las ecuaciones básicas para la determinación de las pérdidas de energía son las siguientes:

gV

gVCSLh fe 22

211

222 αα

−+= (7.1)

2

321

321

++++

=KKKQQQS f (7.2)

rovchlov

rovrovchchlovlov

QQQQLQLQLL

++++

= (7.3)

Donde:




- he: Pérdidas en la cabeza de energía - Sf: Pendiente de fricción representativa entre secciones contiguas. - C: Coeficiente de expansión o contracción. - L: Distancia ponderada entre secciones. - α1 y α2: Coeficiente de corrección para la velocidad media de flujo. - Llov,Lch y Lrov: Distancias entre las secciones transversales por la banca izquierda,

por el canal y por la banca derecha, respectivamente. - Qlov,Qch y Qrov: Promedio aritmético de los caudales entre secciones entre las

secciones transversales por la banca izquierda, por el canal y por la banca derecha.

- V1 y V2: Velocidades medias de las secciones contiguas. Estas velocidades se determinan con base en la ecuación de Manning, la cual está dada por la siguiente expresión:

2

13

21 SRn

V = (7.4)

Donde R es el radio hidráulico, n el coeficiente de rugosidad de Manning y S la pendiente de la línea de energía. La información con la cual se alimenta el programa consta de la geometría transversal del canal, dentro de la cual se incluyen las secciones topográficas del canal, las distancias entre las secciones por el eje central del canal y las márgenes izquierda y derecha, los coeficientes de rugosidad de Manning (los cuales pueden variar transversalmente en la sección), los coeficientes de pérdidas locales, las obstrucciones al flujo, zonas de flujo inefectivo, Los caudales para los cuales se desee estimar los perfiles de flujo y las condiciones de frontera, que pueden ser una curva de calibración, niveles conocidos del agua, las pendientes de fondo del canal o la profundidad crítica, en la sección aguas arriba, aguas abajo o ambas, dependiendo si se van a calcular perfiles supercríticos, subcríticos o mixtos respectivamente.

7.3.2. Secciones del Modelo Las secciones serán presentadas en el capitulo de análisis de resultado

7.3.3. El coeficiente de Resistencia al Flujo (Manning) Una de las variables de mayor incertidumbre para la estimación de los niveles de flujo es el coeficiente de rugosidad de Manning; en el presente estudio los coeficientes de rugosidad inicialmente fueron obtenidos a partir de comparación visual con valores previamente registrados en la literatura. Para nuestro caso de estudio la pendiente, la geometría son conocidos por lo tanto emplearemos este parámetro para la calibración del modelo.




7.3.4. Determinación de los Perfiles de Flujo para Crecientes con Diferentes Períodos de Retorno

Se evalúan las condiciones hidráulicas para los niveles de flujo de los caudales asociados a los períodos de retorno de 2.33, 5, 10, 25, 50 y 100 años en el tramo que se describe anteriormente. Los caudales máximos utilizados fueron los estimados mediante la metodología Regionalización de Características Medias. La modelación se realizó para la opción de flujo mezclado que permite diferenciar tramos con flujo subcrítico y supercrítico. Para esta opción es necesario indicar las condiciones de borde tanto para el extremo aguas arriba como para el extremo aguas abajo. El incremento de caudales de una sección a otra se implementa utilizando la herramienta del software “junction”, puntos de unión de canales afluentes. Simplemente esta consideración se realiza para el balance de masa entre secciones pero no pretende simular canales reales, se utilizan geometrías típicas y pendientes iguales a los tramos asociados. Para el balance se utilizan entonces cuatro (4) afluentes como se muestra en la Figura 7.1.

Tabla 7.2 Caudales máximos para la modelación hidráulica. Regionalización de Características Medias

PERIODO DE RETORNO (Años) ESTACIÓN 2.33 5 10 25 50 100

Ancon Sur 45.79 60.64 72.73 88.01 99.35 110.60Antes de San Fernando 80.40 102.74 120.94 143.93 160.98 177.91Puente Guayaquil 112.20 140.66 163.83 193.11 214.84 236.40Aula Ambiental 158.26 194.78 224.52 262.11 289.99 317.66Puente Acevedo 170.15 208.64 239.99 279.60 308.99 338.15

7.3.5. Calibración del Modelo La calibración del modelo hidráulico se lleva a cabo con los niveles observados en las cinco secciones transversales de control, estas corresponden a las secciones de aforos levantadas durante la campaña de aforos según la metodología expuesta en el capitulo 2 con el fin de obtener las profundidades y velocidades, con el propósito de estimar los caudales. Los niveles observados en campo son comparados con los niveles que el modelo estima empleando los caudales determinados en las campañas de aforo para cada una de las secciones, es decir, para cada sección se conoce el caudal y la lamina de agua, lo que se desea es que la lamina del modelo no presente porcentajes de error superiores al 10%. La calibración del modelo consiste en encontrar un valor de Manning que represente las perdidas y ganancias de energía en cada tramo para que de esta manera el nivel determinado se ajuste al observado. En la Tabla 7.3, se presentan los valores de los niveles observados y calculados. Este criterio es muy conservador, ya que arrojará




valores de Manning altos, debido a que la disipación de energía producida por las estructuras hidráulicas será tenida en cuenta en estos valores.

Tabla 7.3 Niveles observados y encontrados, características hidráulicas de las secciones.

Altura máxima sección (m) Manning's n Values Sección Estación

Observ/ Modelo ∆ % Banca Izq Central

Banca Der.

2000 Ancon Sur 0.56 0.50 -0.06 10.71 0.016 0.040 0.016 1650 Antes de San Fernando 0.90 0.96 0.06 6.67 0.016 0.050 0.016 1350 Puente Guayaquil 0.92 0.96 0.04 4.35 0.016 0.050 0.016 1200 Aula Ambiental 0.69 0.62 -0.07 10.14 0.016 0.060 0.016 900 Puente Acevedo 0.80 0.85 0.05 6.25 0.016 0.060 0.016

Q

Total Min Ch

Elev W.S. Elev

E.G. Slope

Vel Chnl

Flow Area

Top Width

Froude # Chl Sección Estación

(m3/s) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m) 2000 Ancon Sur 4.79 1600.21 1600.71 0.024524 1.74 2.75 9.17 1.02 1650 Antes de San Fernando 7.16 1510.11 1511.07 0.002596 0.71 10.15 17.12 0.29 1350 Puente Guayaquil 9.91 1467.9 1468.86 0.001945 0.62 15.17 27.13 0.26 1200 Aula Ambiental 13.53 1451.6 1452.22 0.00919 0.93 13.9 33.29 0.45 900 Puente Acevedo 23.09 1431.36 1432.21 0.003774 0.83 26.12 38.17 0.31

Una vez obtenida la calibración del modelo, se procede a transitar los caudales máximos estimados en la hidrología por las diferentes metodologías.

7.4 ANÁLISIS DE RESULTADOS Se presentan a continuación los aspectos más significativos de la evaluación hidráulica del tramo de estudio presentado los perfiles de flujo evaluados con los caudales máximos. Se puede observar que en ningún momento el nivel se desborda incluso ni para un periodo de retorno de 100 años. Asimismo, las velocidades máxima encontradas son del orden de 5m/s y se presentan en la primer zona K21+400 a K24+000 donde las pendientes son más altas, y el estado del flujo es supercrítico, valores de Froude mayores que 1. La lamina de agua máxima para el periodo de retorno de 100 años en esta zona es de 1.65m. En general las condiciones de flujo para las demás zonas del Río presentan números de Froude menores que 1, por lo tanto el régimen de flujo es subcrítico. Velocidades máximas de 3.6 m/s en la zona del puente de Guayaquil y valores máximos de nivel de agua en la zona de Acevedo 3.76m. Para todos los caudales para los periodos de retorno el perfil de flujo se comporta de la misma manera, de una forma estable. En la Figura 7.3 se presentan los niveles de agua y líneas de energía para los diferentes periodos de retorno. En la Figura 7.4 el perfil de flujo del Río presentados en dos tramos.




En la Tabla 7.3 se presentan los valores de la modelación para las estaciones de monitoreo.

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 201600

1601

1602

1603

1604

1605

1606

1607

1608

Modelación hidráulica Río Medellín K21+400 Ancón Sur PtoCtrl

Station (m)

Elev

atio

n (m

)

Legend

EG Tr100

EG Tr50

EG Tr25

EG Tr10

EG Tr5

WS Tr100

EG Tr2.33

WS Tr50

WS Tr25

WS Tr10

WS Tr5

WS Tr2.33

Ground

Bank Sta

.016 .04 .016

-15 -10 -5 0 5 101510

1511

1512

1513

1514

1515

1516

Modelación hidráulica Río Medellín k27+700 San Fernando PtoCtrl

Station (m)

Elev

atio

n (m

)

Legend

EG Tr100

EG Tr50

WS Tr100

EG Tr25

WS Tr50

EG Tr10

WS Tr25

EG Tr5

WS Tr10

WS Tr5

EG Tr2.33

WS Tr2.33

Ground

Bank Sta

.016 .05 .016




-20 -10 0 10 201467

1468

1469

1470

1471

1472

1473

Modelación hidráulica Río Medellín k33+300 Guayaquil PtoCtrl

Station (m)

Elev

atio

n (m

)

Legend

EG Tr100

EG Tr50

EG Tr25

WS Tr100

WS Tr50

EG Tr10

WS Tr25

EG Tr5

WS Tr10

WS Tr5

EG Tr2.33

WS Tr2.33

Ground

Bank Sta

.016 .05 .016

-30 -20 -10 0 10 20 301451

1452

1453

1454

1455

1456

Modelación hidráulica Río Medellín K37+000 Aula Ambiental PtoCtrl

Station (m)

Elev

atio

n (m

)

Legend

EG Tr100

EG Tr50

EG Tr25

EG Tr10

WS Tr100

EG Tr5

WS Tr50

WS Tr25

EG Tr2.33

WS Tr10

WS Tr5

WS Tr2.33

Ground

Bank Sta

.016 .06 .016

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 401430

1432

1434

1436

1438

1440

Modelación hidráulica Río Medellín k42+100 Acevedo PtoCtrl

Station (m)

Elev

atio

n (m

)

Legend

EG Tr100

EG Tr50

EG Tr25

WS Tr100

EG Tr10

WS Tr50

WS Tr25

EG Tr5

WS Tr10

EG Tr2.33

WS Tr5

WS Tr2.33

Ground

Bank Sta

.016 .06 .016

Figura 7.3 Niveles de agua y líneas de energía.




Perfil de Flujo - Tramo K21+400 @ K29+999

Caudales Máximos Regionalidos

1490

1510

1530

1550

1570

1590

21400 22400 23400 24400 25400 26400 27400 28400 29400Abscisa (m)

Altu

ra (m

)

Fondo Canal

WS Tr2.33

EG Tr2.33

WS Tr5

EG Tr5

WS Tr10

EG Tr10

WS Tr25

EG Tr25

WS Tr50

EG Tr50

WS Tr100

EG Tr100

Serie14

Perfil de Flujo - Tramo K30+000 @ K42+000Caudales Máximos Regionalidos

1430

1440

1450

1460

1470

1480

1490

1500

30000 32000 34000 36000 38000 40000 42000Abscisa (m)

Altu

ra (m

)

Fondo Canal

WS Tr2.33

EG Tr2.33

WS Tr5

EG Tr5

WS Tr10

EG Tr10

WS Tr25

EG Tr25

WS Tr50

EG Tr50

WS Tr100

EG Tr100

Serie14

Figura 7.4 Perfiles de flujo en dos tramos k21+400 a k29+999 y k30+000 a k42+000.




Tabla 7.4 Valores de la modelación para las estaciones de monitoreo, características hidráulicas de las secciones.

Estación Perfil Q Total Mín. Elev.

. Sup. Libre Y crítica. Línea

EnergíaPendient

e Velocida

d Área Ancho

Superficial

Froude

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m)

2000 Tr2.33 45.79 1600.22 1601.24 1601.32 1601.83 0.021612 3.4 13.49 15.09 1.15

2000 Tr5 60.64 1600.22 1601.41 1601.52 1602.14 0.021623 3.8 15.97 15.11 1.18

2000 Tr10 72.73 1600.22 1601.53 1601.68 1602.38 0.021625 4.09 17.81 15.12 1.2

2000 Tr25 88.01 1600.22 1601.67 1601.86 1602.66 0.021632 4.41 19.97 15.13 1.22

2000 Tr50 99.35 1600.22 1601.77 1602 1602.86 0.021633 4.63 21.5 15.41 1.24

2000 Tr100 110.6 1600.22 1601.86 1602.13 1603.05 0.021603 4.83 22.97 15.69 1.25

1650 Tr2.33 80.4 1510.11 1512.76 1511.78 1512.97 0.00362 2.05 39.43 17.52 0.43

1650 Tr5 102.74 1510.11 1513.09 1513.35 0.003763 2.28 45.23 17.88 0.45

1650 Tr10 120.94 1510.11 1513.33 1513.63 0.003859 2.45 49.6 18.25 0.46

1650 Tr25 143.93 1510.11 1513.6 1512.4 1513.96 0.00398 2.65 54.69 18.66 0.48

1650 Tr50 160.98 1510.11 1513.8 1514.19 0.004026 2.77 58.39 18.96 0.49

1650 Tr100 177.91 1510.11 1513.98 1514.4 0.004089 2.89 61.81 19.23 0.49

1350 Tr2.33 112.2 1467.9 1470.38 1469.58 1470.61 0.002522 1.65 59.65 31.58 0.36

1350 Tr5 140.66 1467.9 1470.64 1469.8 1470.93 0.002552 1.8 68.13 32.36 0.37

1350 Tr10 163.83 1467.9 1470.84 1469.97 1471.16 0.002569 1.9 74.56 32.94 0.38

1350 Tr25 193.11 1467.9 1471.07 1470.16 1471.44 0.002574 2.02 82.31 33.6 0.38

1350 Tr50 214.84 1467.9 1471.23 1470.3 1471.63 0.002575 2.09 87.75 33.97 0.39

1350 Tr100 236.4 1467.9 1471.38 1470.43 1471.82 0.002574 2.16 92.97 34.32 0.39

1200 Tr2.33 158.26 1451.6 1453.64 1454.15 0.006484 2.03 64.75 37.97 0.47

1200 Tr5 194.78 1451.6 1453.86 1454.47 0.006486 2.19 73.24 38.63 0.48

1200 Tr10 224.52 1451.6 1454.02 1454.71 0.006487 2.3 79.69 39.12 0.49

1200 Tr25 262.11 1451.6 1454.22 1455 0.006517 2.44 87.28 39.68 0.5

1200 Tr50 289.99 1451.6 1454.35 1455.2 0.006548 2.53 92.57 40.07 0.5

1200 Tr100 317.66 1451.6 1454.47 1455.39 0.006573 2.62 97.63 40.44 0.51

900 Tr2.33 170.15 1431.36 1433.65 1432.96 1433.98 0.003778 1.71 84.32 42.49 0.37

900 Tr5 208.64 1431.36 1433.9 1433.19 1434.3 0.003774 1.84 95.21 43.24 0.38

900 Tr10 239.99 1431.36 1434.09 1433.36 1434.54 0.003772 1.94 103.48 43.8 0.38

900 Tr25 279.6 1431.36 1434.31 1433.56 1434.82 0.003771 2.05 113.34 44.45 0.39

900 Tr50 308.99 1431.36 1434.47 1433.7 1435.02 0.003771 2.12 120.3 44.91 0.39

900 Tr100 338.15 1431.36 1434.62 1433.84 1435.2 0.003777 2.19 126.88 45.34 0.4




Del modelamiento hidráulico se puede concluir que los niveles de la superficie libre en ningún momento se desbordan del canal, y las velocidades asociadas a cada sección no superan los 5 m/s, lo que indicaría que el flujo podría arrastrar material de alta competencia, capaz de impactar sobre las estructuras de protección y mitigación, existentes y a construir, provocando inestabilidad e inminente falla. De acuerdo a los resultados obtenidos de los perfiles de flujo, las obras de canalización del tramo de estudio pueden evitar un desbordamiento del río para un caudal de retorno de 100 años. Según la modelación hidráulica, aunque es algo incipiente, se podrán ubicar los instrumentos de medición de niveles y de variables fisicoquímicas a los costados del río sin riesgo alguno de ser transportados por una creciente. Para resultados más confiables de los regímenes de flujo es conveniente realizar un levantamiento topográfico del Río Medellín a más detalle, es decir, determinar secciones transversales por lo menos cada 100 metros y en los puntos críticos como estructuras de control a lo largo del Río, de modo que se pueden tener un lineamiento real del Río. Teniendo presente que este trabajo es un primer acercamiento a la modelación hidráulica del Río Medellín, los resultados deben valorarse teniendo en cuenta todas las dificultades que se presentaron en la ejecución del mismo, como lo son la falta de información, la carencia de un levantamiento topográfico a mayor detalle, no se hicieron determinaciones a campo de los coeficientes de rugosidad, entre otras. El tramo de estudio fue elegido debido a que es el que mayor información tiene disponible, además no se ve tan afectado con la suposición que hubo que hacer que el lineamiento del tramo era recto, es decir, la distancia por la margen derecha e izquierda y centro es la misma. En general, la metodología aplicada en este primer informe de la modelación hidráulica de un tramo del Río Medellín puede ser aplicada para posteriores estudios en otros tramos, siempre y cuando se disponga de la cantidad y calidad de información requerida para el buen desarrollo del modelo. El próximo paso a seguir en la Red de Monitoreo del Río Medellín debería ser la ejecución de campañas topográficas para el levantamiento a detalle del río, insumo principal para simular las condiciones hidráulicas del río.

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