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CAPITULO 2 PROGRAMA DE CAMPO

Batimetría Río Cauca Tramo Suárez-Hormiguero

Capítulo 2, Programa de Campo

2 PROGRAMA DE CAMPO Se describen en este capítulo las siguientes actividades realizadas para el diseño y ejecución del levantamiento batimétrico del río Cauca en el sector Suárez-Hormiguero: (i) recopilación de información, (ii) diseño de la campaña de campo, (iii) selección del contratista, (iv) metodología y (v) software utilizado.

2.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN Se recopiló la información y los datos disponibles referentes a los aspectos topográficos de la zona de estudio, tales como, localización en la zona de puntos de la Red Geodésica de Precisión construida durante la Fase II del Proyecto PMC (ver Volumen 1 – Fase II, Septiembre de 2004), ubicación de miras limnimétricas, vías de acceso y planos de la zona de trabajo. En el Cuadro No. 2.1 se presenta la información de las miras limnimétricas existentes en el Río Cauca en el tramo Suárez-Hormiguero. Cuadro No. 2.1 Miras Limnimétricas Existentes en el Río Cauca Tramo Suárez – Hormiguero. Estación Suárez La Balsa Tablanca La Bolsa Hormiguero

Abscisa Km 1+804 Km 27+385 Km 37+103 Km 78+862 Km 113+485

Cero Mira (msnm) 1015.518 981.876 975.643 956.587 948.477

Los amarres horizontales y verticales de las secciones topobatimétricas del tramo SuárezHormiguero al sistema IGAC (Red MAGNA) se efectuaron mediante la utilización de los puntos GPS de la Red Geodésica de Precisión. Los puntos de esta red utilizados en el desarrollo de este trabajo se presentan en el Cuadro No. 2.2. Cuando durante la ejecución de los trabajos de campo se encontró necesario, también se utilizaron puntos auxiliares de la Red Geodésica de Precisión del PMC, los cuales se encontraron bien establecidos y referenciados. Adicional a los limnímetros existentes sobre el Río Cauca se instalaron dos miras limnimétricas provisionales, las cuales se referenciaron al sistema IGAC, (seleccionando los puntos GPS más cercanos) mediante poligonales niveladas y contraniveladas. Durante la nivelación trigonométrica en cada estación se tomaron las lecturas de los ángulos verticales y las distancias hacia atrás y hacia delante, por lo cual se dispone también de la nivelación de toda la poligonal en dos sentidos, es decir, la nivelación con su respectiva contranivelación.

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Cuadro No. 2.2 Puntos de la Red Geodésica de Alta Precisión PMC en el tramo Suárez-Hormiguero Punto GPS GPS 1 GPS 2 GPS 3 GPS 4 GPS 5 GPS 6 GPS 7 GPS 8 GPS 9 GPS 10

Coordenadas Norte Este (m) (m) Puente Suárez 818088.391 1042158.040 Río Ovejas 819718.864 1043549.650 Puente San Francisco 828997.175 1047106.160 Río Timba 836457.632 1050408.950 Puente La Balsa 833726.126 1053192.981 Tablanca – Colapia 837555.956 1055594.229 Puente La Bolsa 846146.910 1064868.958 Río Palo – Desembocadura 852166.070 1068755.024 Río Jamundí – Desembocadura 855504.977 1064909.696 Hormiguero 857142.052 1066506.757 Nombre del Punto

Cota (msnm) 1035.380 1018.292 1005.033 998.897 986.677 977.172 968.779 958.165 956.288 956.058

2.2 DISEÑO DE LA CAMPAÑA DE CAMPO Para realizar el diseño de la campaña de campo inicialmente se adelantaron reuniones con los profesionales de la Universidad del Valle y de la CVC con el fin de definir de manera precisa los objetivos y las especificaciones de los trabajos de campo a desarrollar. En estas reuniones se plantearon las diferentes alternativas para la elaboración del programa y se definieron prioridades en el desarrollo del programa de acuerdo con las características del terreno y de los trabajos a ejecutar. Debido a las altas velocidades de la corriente del río Cauca y a las profundidades de agua relativamente pequeñas en el tramo superior, se consideró conveniente, principalmente por razones de seguridad del personal y de los equipos de mediciones, subdividir el tramo en dos sectores: (i) Suárez – La Balsa, tramo a monitorear manualmente, y (ii) La Balsa – Hormiguero, tramo a levantar utilizando ecosonda (método acústico). Se efectuaron visitas de campo a cada uno de estos sectores con el fin de establecer las metodologías y las características de los trabajos de campo para el levantamiento de las secciones transversales empleando los métodos manual y acústico. Debido a la variación relativamente fuerte que experimenta la pendiente del cauce del Río Cauca en el sector Tablanca–La Bolsa se instalaron, adicionalmente a las miras limnimétricas existentes, dos miras provisionales intermedias en el tramo; esto permitirá definir mejor la pendiente de la superficie libre del agua en tramos más cortos y determinar con mayor precisión los niveles de agua y los niveles del lecho del río. Las abscisas de las dos nuevas estaciones limnimétricas provisionales que se utilizaron para el levantamiento batimétrico con ecosonda en el tramo La Balsa-Hormiguero son las siguientes: • •

Estación Auxiliar 1 Estación Auxiliar 2

Km 46+340 Km 66+289

Cero de Mira 975.643 msnm Cero de Mira 968.859 msnm

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Los requerimientos establecidos durante el diseño de la campaña de campo fueron los siguientes: • El levantamiento de las secciones transversales aproximadamente, medidos por el eje del río Cauca

debe

efectuarse

cada

300

m

• Las secciones transversales deben amarrarse o referenciarse al sistema de coordenadas IGAC, utilizando como puntos de referencia los puntos GPS de la Red Geodésica de Alta Precisión. • Los niveles de agua en las secciones se obtienen por interpolación con base en los niveles de agua registrados en los limnímetros -permanentes y provisionales- localizados inmediatamente aguas arriba y aguas abajo de las diferentes secciones. El trabajo preliminar para el diseño y la ejecución del levantamiento batimétrico consistió en el desarrollo de las siguientes actividades: • Reconocimiento de campo de las vías de acceso a los puntos de la Red Geodésica de Alta Precisión seleccionados como apoyo para las poligonales de amarre. • Exploración de las profundidades del agua y las velocidades del flujo en el río Cauca en el tramo a levantar manualmente. • Identificación de las miras limnimétricas existentes y de los probables sitios de instalación de miras limnimétricas provisionales. • Recopilación de información de apoyo logístico relacionada con la consecución de personal auxiliar para las mediciones, las facilidades de comunicaciones, tipos de embarcaciones disponibles en el sector, hospedajes y restaurantes de la zona. 2.3 SELECCIÓN DEL CONTRATISTA Para la realización de las mediciones de campo se invitó a cotizar a varios topógrafos de la zona con reconocida trayectoria en la ejecución de este tipo de trabajos. Durante el proceso de selección se realizaron varias reuniones con los topógrafos invitados, con el fin de explicarles los objetivos del programa y suministrarles las especificaciones técnicas (términos de referencia) para adelantar los trabajos de campo. Se seleccionó al topógrafo Hernán Ramiro Viracachá para efectuar la batimetría por el método manual y a la topógrafa Martha Viviana Garzón Cruz para efectuar la batimetría con ecosonda, por cuanto cumplieron con los requerimientos técnicos y económicos necesarios. Los trabajos se realizaron bajo la interventoría del personal profesional del proyecto PMC. 2.4 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Las especificaciones técnicas entregadas a los topógrafos invitados durante el proceso de selección del contratista se presentan a continuación:

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2.4.1 Levantamiento Batimétrico por el Método Manual Todas las mediciones topográficas deben ser realizadas con nivel de precisión o estación total (debidamente calibrada) y amarradas a la red geodésica del Proyecto PMC (Sistema IGAC). La nivelación de las secciones transversales debe estar amarrada a los puntos GPS de la red geodésica del proyecto PMC, ubicados entre las estaciones Suárez y La Balsa. El proyecto PMC suministrará al contratista un plano en donde se indicarán los sitios aproximados de las secciones transversales a levantar y los datos de los puntos GPS de la red geodésica del proyecto PMC para el amarre de las mediciones de nivelación. El contratista entregará un informe final de toda la actividad, el cual debe incluir lo siguiente: • Un plano que incluye de la localización en planta de las secciones transversales y el perfil longitudinal del “thalweg” (nivel mínimo del lecho del río) y los niveles de banca llena (izquierda y derecha) en el tramo Suárez – La Balsa, en formato autocad DWG. El perfil longitudinal se dibujará en escalas: Horizontal 1:25000 y Vertical 1:250. • Las secciones transversales tomadas en el río, se presentarán en gráficos y cuadros de datos en formato Excel y autocad DWG. Las secciones transversales se dibujarán de izquierda a derecha, mirando hacia aguas abajo en el río en escalas: Horizontal 1:1000 y Vertical 1:100 (una sección por página tamaño carta). • Descripción de las actividades realizadas y la metodología implementada para los trabajos de campo y el procesamiento y el análisis de la información, incluyendo la descripción de los equipos utilizados. • Entregar en un anexo una copia de las carteras topográficas de la poligonal, las secciones transversales y el registro fotográfico de las actividades desarrolladas. • Entregar una copia en papel y una copia magnética del informe final. La interventoría técnica, administrativa y económica del contrato será ejercida a través de los profesionales del Proyecto PMC. Todas las indicaciones, recomendaciones, aclaraciones, modificaciones, actas, etc., deberán hacerse por escrito. El contratista suministrará a sus empleados los elementos necesarios para su seguridad (manilas, chalecos salvavidas, botas, cascos, etc.). Además, el contratista, en coordinación con la dirección del proyecto, se informará de la operación del embalse de Salvajina para programar y ejecutar los trabajos de campo concernientes al levantamiento de las secciones transversales por el método manual.

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2.4.2

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Levantamiento Batimétrico por Método Acústico (utilizando Ecosonda)

Todas las mediciones batimétricas deben ser realizadas con ecosonda digital de precisión (debidamente calibrada) y complementar la sección de las bancas mediante el levantamiento de los taludes realizados con cinta métrica y mira topográfica. El contratista dispondrá para las actividades de campo de un equipo de posicionamiento global GPS TRIMBLE (compatible con el equipo GPS base de la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca, CVC) para la georreferenciación de los puntos batimétricos de las secciones transversales del río Cauca. El levantamiento batimétrico de las secciones transversales se amarrará a la lectura simultánea de dos limnímetros ubicados al exterior de la zona de trabajo; los lectores de los limnímetros estarán a cargo del contratista. El contratista deberá realizar todas las actividades necesarias para instalar dos limnímetros auxiliares (provisionales) para el registro de niveles de agua en el río Cauca, tales como: hincado de pilotes, suministro e instalación de miras soportadas en tablillas para su lectura en centímetros y su respectiva nivelación amarrada a la red geodésica del Proyecto PMC. Las abscisas de los sitios de ubicación y ceros de las miras son las siguientes: • •

Estación Auxiliar 1 Estación Auxiliar 2

Km 46+340 Km 66+289

El Proyecto PMC suministrará al contratista un plano donde se indicarán los sitios aproximados de levantamiento de las secciones transversales y los datos de los puntos de la red geodésica de precisión del proyecto PMC para el amarre de los niveles de las miras auxiliares a instalar. El contratista entregará un informe final de la actividad desarrollada, el cual debe incluir lo siguiente: • Un plano que contiene la localización en planta de las secciones transversales y el perfil longitudinal del “thalweg” (nivel mínimo del lecho del río) y los niveles de banca llena (izquierda y derecha) en el tramo La Balsa - Hormiguero en formato autocad DWG. El perfil longitudinal se dibujará en escalas: Horizontal 1:25000 y Vertical 1:250. • Las secciones transversales tomadas en el río se presentarán en gráficos y cuadros de datos en formato Excel y autocad DWG. Las secciones transversales se dibujarán de izquierda a derecha, mirando hacia aguas abajo en el río, en escalas: Horizontal 1:1000 y Vertical 1:100 (una sección por página tamaño carta). • Descripción de las actividades realizadas y la metodología implementada para los trabajos de campo y el procesamiento y el análisis de la información, incluyendo la descripción de los equipos utilizados. • Entregar en un anexo una copia de las carteras topográficas de las poligonales de nivelación de las miras auxiliares instaladas y el registro fotográfico de las actividades desarrolladas.

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• Entregar una copia en papel y una copia en medio magnético del informe final. La interventoría técnica, administrativa y económica del contrato será ejercida a través de los profesionales del Proyecto PMC. Todas las indicaciones, las recomendaciones, las aclaraciones, las modificaciones, las actas, etc., deberán hacerse por escrito. El contratista deberá suministrar a sus empleados los elementos necesarios para su seguridad (manilas, chalecos salvavidas, botas, cascos, etc). Además, el contratista, en coordinación con la dirección del Proyecto, se informará de la operación del embalse de Salvajina para programar y ejecutar los trabajos de campo concernientes al levantamiento batimétrico de las secciones transversales. 2.5 METODOLOGÍA IMPLEMENTADA PARA EL LEVANTAMIENTO BATIMÉTRICO El estudio batimétrico del río Cauca en el tramo Suárez-Hormiguero se realizó detalladamente, definiendo las coordenadas, las abscisas y las cotas de las secciones transversales levantadas. Los trabajos incluyeron el amarre a la Red Geodésica de Alta Precisión del PMC para cada una de las miras instaladas, el levantamiento de cada una de las secciones transversales sobre el río Cauca y el levantamiento de una poligonal principal de amarre (para el levantamiento manual). A continuación se presentan las metodologías implementadas para los levantamientos batimétricos por método manual y acústico.

2.5.1

Levantamiento Batimétrico por el Método Manual

Las secciones transversales levantadas manualmente se amarraron a la poligonal principal, materializando sobre el terreno un punto en el cual se armaba el equipo topográfico y se levantaba la totalidad de la sección transversal, tanto en la zona de las bancas como en la zona húmeda. Para el trabajo de campo la comisión topográfica recibió un plano con la ubicación aproximada en planta de cada una de las secciones a levantar. A lo ancho del cauce principal del río se realizaron mediciones cada 4 metros. El levantamiento de las secciones transversales se efectuó con la ayuda de una canoa de madera, la cual se desplazaba sobre la sección transversal y se sostenía por medio de sogas sujetadas a puntos fijos en tierra. Para el levantamiento de las secciones transversales por medio de ecosonda se utilizó una embarcación con motor. La comisión de campo para efectuar el levantamiento por el método manual estuvo conformada por el siguiente personal: • • • •

1 Topógrafo 3 Auxiliares que operaban la canoa propulsada a remo 1 Cadenero 1 Motorista

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Los equipos e implementos requeridos para el levantamiento batimétrico por el método manual (ver Fotos Nos. 1 y 2) son los siguientes: • • • • • • • •

Estación Total Nivel de Precisión Leica Prismas Canoa madera propulsada a remo Machetes Sogas Varas de madera metradas Radios de comunicación

Equipo: GPS 4600LS Marca: TRIMBLE Precisión: +/- 5mm +5 ppm Software: GPSurvey

Equipo: ESTACIÓN TOTAL Marca: TOPCON 301D Alcance: 1500m con 1 Prisma Precisión: +/- 2mm+5pp Software: Survey Link Colector de datos HP 48 GX

Foto No. 1 GPS Trimble

Foto No. 2 Estación Total

Las secciones transversales por el método manual se levantaron aproximadamente cada 250 a 300 m a lo largo del río y se amarraron mediante una poligonal adyacente al cauce, procurando siempre ubicar el menor número de puntos, con el objeto de minimizar errores por nivelación. Para ello fue necesario llevar una poligonal de amarre en zigzag, pasando de un lado a otro del río sobre las márgenes del cauce (ver Esquema No. 2.1 y Foto No. 3).

CA CAU RIO

Esquema No. 2.1 Poligonal del Levantamiento Batimétrico por el Método Manual.

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Foto No. 3 Construcción de la Poligonal Principal de Amarre de las Secciones Transversales La poligonal principal de amarre de las secciones transversales parte de un punto GPS de la Red Geodésica de Alta Precisión del PMC, nivelando cada una de las secciones transversales y finaliza en otro punto GPS de la misma Red. Al materializar el sitio del levantamiento de una sección transversal, mientras se realiza el levantamiento batimétrico, el segundo técnico al frente de la comisión planea en conjunto con el topógrafo, los futuros puntos de la poligonal, intentando minimizar el número de puntos. Este planeamiento es necesario debido a los numerosos obstáculos (diques, colinas y vegetación) que se encuentran sobre las márgenes del cauce. La metodología utilizada para el levantamiento de la sección transversal comprende los siguientes pasos (ver Esquemas Nos. 2.2 y 2.3 y Foto No. 4): •

Selección del sitio de levantamiento de la sección transversal, el cual debe tener preferiblemente fácil acceso y encontrarse en un tramo recto del cauce.

•

Aguas arriba de la sección seleccionada deben existir árboles, postes o elementos que permitan el amarre de una manila en cada una de las orillas.

•

El punto seleccionado para la poligonal debe presentar buena visibilidad hacia el siguiente punto de la poligonal y, preferiblemente, debe corresponder al punto de armado de la próxima sección transversal.

•

Armar la estación total en el punto de la sección correspondiente a la poligonal y marcar la trayectoria de la sección transversal con una visual en dirección aproximadamente perpendicular al cauce del río.

•

A unos 10 m aguas arriba de la sección transversal a levantar, se templa una soga sobre las dos márgenes del cauce, amarrada a puntos fijos (árboles, postes, cercos, etc.) localizados cerca de las bancas del cauce principal del río. Esta actividad es desarrollada por el personal auxiliar que opera la embarcación (canoa).

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•

La nivelación de la sección transversal se inicia en la banca del río en la cual está armada la estación total, partiendo desde un punto de la banca con un nivel superior al nivel de agua máximo probable en el cauce.

•

Antes de iniciar el levantamiento de la zona húmeda se toma el nivel de agua en la margen donde está ubicado el equipo.

•

Se procede con el levantamiento de la sección transversal del cauce, para lo cual se miden los niveles del fondo del río cada 4 o 5 metros.

•

La embarcación es maniobrada por dos personas, una que opera el desplazamiento horizontal mediante una soga amarrada a ésta, que previamente se ha templado de orilla a orilla y otra que, mediante una palanca de madera, ubica la embarcación en el alineamiento de la sección transversal marcada por la visual de la estación total.

•

El tercer tripulante de la embarcación es el operador del prisma de nivelación ubicado sobre una vara de madera metrada que se apoya sobre el fondo del cauce, quien es dirigido por el topógrafo para la lectura de nivel. Se registra o mide la cota del fondo del cauce.

•

Por último se mide el nivel del agua de la margen opuesta y se realiza la nivelación de la banca opuesta del cauce procurando seguir su contorno de la mejor manera posible hasta alcanzar un nivel superior al nivel de agua máximo probable en el río.

RIO CAUCA

Esquema No. 2.2 Planta del Levantamiento de la Sección Transversal por el Método Manual

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PERFIL

Esquema No. 2.3 Perfil del Levantamiento de la Sección Transversal por el Método Manual Para el control vertical se realizó la nivelación geométrica desde los puntos de la red geodésica del PMC, iniciando desde el GPS 5, y realizando una red de control como se indica en el Esquema No. 2.4.

Foto No. 4 Metodología del Levantamiento de Secciones Transversales por el Método Manual (Levantamiento de Zonas Húmedas y Bancas del Cauce) GPS 5 GPS 4

GPS 3 Cambio #120

Placa CVC tarabita La Balsa

Esquema No. 2.4 Red de Control. Poligonal de Amarre

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Durante el chequeo del control vertical de la nivelación geométrica realizada con la estación total se encontraron errores superiores a los permitidos en este tipo de trabajo de acuerdo a la longitud de la poligonal; por esto fue necesario realizar una nueva nivelación de la poligonal de amarre con nivel de precisión.

2.5.2

Levantamiento Batimétrico por Método Acústico (utilizando Ecosonda)

La comisión de campo para el levantamiento batimétrico por ecosonda estuvo conformada por el siguiente personal: • 1 Batimetrista • 2 Auxiliares para el levantamiento topográfico de bancas • 1 Lanchero de la embarcación • 2 Lectores de miras limnimétricas Los equipos e implementos requeridos para el levantamiento batimétrico por ecosonda fueron los siguientes: • • • • • • • •

Ecosonda 500 MF Computador portátil Nivel Lock Canoa de madera propulsada con motor Mira Cinta métrica Machetes Radios de comunicación

La metodología aplicada para la ejecución de las secciones transversales fue la siguiente: • • • •

Localización del sitio de medición Determinación de la dirección de la sección aproximadamente perpendicular al flujo Barrido en la lancha de la sección transversal empleando la ecosonda y realizando lecturas o registros de la profundidad del agua cada segundo. Levantamiento de las bancas utilizando un nivel de mano (ver Esquema No. 2.5).

Las secciones transversales con ecosonda se levantaron aproximadamente cada 250 a 300 m a lo largo del río, determinando los niveles de agua mediante la lectura simultánea de dos limnímetros ubicados aguas arriba y aguas abajo de la sección transversal (ver Fotos Nos. 5 a 8).

2.6 SOFTWARE UTILIZADO La información recolectada en la estación total fue traslada a un computador (en formato digital) a través del software Mini Port Reader. A partir de estos datos se estableció el nivel del fondo de las secciones transversales levantadas mediante la metodología descrita.

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Esquema No. 2.5 Planta y Perfil del Levantamiento de Secciones Transversales Utilizando Ecosonda

Foto No. 5 Levantamiento de Sección Transversal utilizando Ecosonda

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Foto No. 6 Equipos principales utilizados: Ecosonda, GPS y Computador Portátil

Foto No. 7 Limnímetro Auxiliar (Provisional) Instalado para la Campaña Batimétrica

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Foto No. 8 Levantamiento de Bancas del Cauce utilizando Nivel Lock, Cinta Métrica y Mira

El post–proceso de los datos capturados con el GPS Trimble se realizó utilizando el software Path Finder Office 3.0. Esta información permitió establecer la ubicación (coordenadas planas) de las secciones transversales levantadas en campo. Posteriormente, los datos capturados a través de los métodos manual y acústico (ecosonda) y el GPS fueron procesados mediante los softwares Excel y AutoCAD LAND y sus módulos topográficos SURVEY y CIVIL. Este procesamiento permitió obtener la geometría de las secciones transversales medidas en campo y los perfiles longitudinales del río Cauca.

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