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• Jean Franco Hernandez Pacheco

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INFORME TÉCNICO (REV. C)

SERVICIO DE LEVANTAMIENTO BATIMÉTRICO AUTOMATIZADO DEL EMBALSE DE LA PRESA LIMÓN

Preparado para:

Av. Víctor Andres Belaunde Nº. 280 INT. 602 San Isidro Lima – Perú

Elaborado por:

HIDRÁULICA Y OCEANOGRAFÍA INGENIEROS CONSULTORES S.A. Av. Alameda del Corregidor Mz. C10, Lote 22, Urb. Portada del Sol II Etapa La Molina Lima – Perú

Diciembre 2012

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DICIEMBRE 2012

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ÍNDICE CAPITULO I: GENERALIDADES ................................................................................ 5 1.1

Antecedentes ................................................................................................... 5

1.2

Ubicación ........................................................................................................ 5

1.3

Descripción general del área de trabajo .............................................................. 7

1.4

Justificación del estudio .................................................................................... 7

1.5

Objetivo del servicio ........................................................................................ 7

1.6

Alcances del servicio solicitados:....................................................................... 7

1.7

Alcances del producto solicitados: ..................................................................... 7

CAPITULO II: METODOLOGÍA .................................................................................. 9 2.1

Topografía ...................................................................................................... 9

2.2

Batimetría ..................................................................................................... 10

2.3

Procesamiento de la información ..................................................................... 16

CAPITULO III: RESULTADOS .................................................................................. 22 3.1.

Recopilación y análisis de la información disponible ......................................... 22

3.2.

Topografía .................................................................................................... 23

3.3.

Batimetría ..................................................................................................... 25

3.4.

Cálculo de volumen........................................................................................ 26

CAPITULO IV: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................... 28 4.1

Conclusiones ................................................................................................. 28

4.2

Recomendaciones .......................................................................................... 28

ANEXOS A. Recursos A1. Recursos A2. Especificaciones técnicas A3. Certificados de calibración de equipos

B. Topografía y Batimetría B1. Esquema de trabajos topográficos B2. Coordenadas de poligonal topográfica del embalse

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B3. Esquema de trabajos batimétricos. B4. Coordenadas de secciones transversales típicas. B5. Rumbo y sentido de recorrido de embarcación hidrográfica. B6. Niveles registrados del embalse Limon durante ejecución de trabajos batimétricos. B7. Grafica de niveles registrados del embalse Limon durante ejecución de trabajos batimétricos. B8. Imagen 3d del embalse de la presa Limón - (Vista hacia margen izquierda) B9. Imagen 3d del embalse de la presa Limón - (Vista hacia margen derecha) B10. Imagen 3d del embalse de la presa Limón - (Vista desde la progresiva 3+800 hacia la presa)

C. Cálculo de Volumen C1. Curva Cota – Volumen C2. Curva Cota – Área C3. Cuadro Cota Volumen –Área (1 cm)

D. Álbum fotográfico D1. Vistas panorámicas del embalse D2. Levantamiento topográfico diciembre D3. Levantamiento topográfico febrero D4. Puntos de poligonal topográfica D5. Hitos de secciones típicas D6. Levantamiento batimétrico D7. Niveles de embalse durante levantamiento batimétrico D8. Supervisión CTO (diciembre 2012 y febrero 2013)

E. Planos

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Índice de Tablas Tabla 1: Coordenadas del Área de Estudio ..........................................................................................6 Tabla 2: Coordenadas de poligonal del Embalse ............................................................................... 24 Tabla 3: Líneas realizadas por fecha y cuadrante .............................................................................. 25 Tabla 4: Características geométricas del embalse registradas ........................................................... 25 Tabla 5: Resumen de Niveles Característicos, Área y Volúmenes en el Embalse .............................. 27

Índice de Figuras Figura 1: Ubicación del Proyecto Olmos ..............................................................................................6 Figura 2: Método radial para levantamiento topográfico ....................................................................9 Figura 3: Integración de equipos hidrográficos ................................................................................. 10 Figura 4: Ejemplo de procesamiento en software hidrográfico ......................................................... 12 Figura 5: Sistema DGPS CNAV 1010 Submetrico ............................................................................. 12 Figura 6: Ecosonda Bathy 500MF ...................................................................................................... 14 Figura 7: Calibración de ecosonda ..................................................................................................... 14 Figura 8: Líneas planificadas para el embalse Limón........................................................................ 15 Figura 9: Software Topcon Link ........................................................................................................ 16 Figura 10: Edición de “Falsos Ecos” .................................................................................................. 17 Figura 11: Ecosonda hidrográfica y registro impreso ........................................................................ 17 Figura 12: Nivel registrado en el embalse durante levantamientos ................................................... 18 Figura 13: Ejemplo de estadísticas en la selección de sondajes .......................................................... 19 Figura 14: Ejemplo de modelo TIN Inicial ......................................................................................... 20 Figura 15: Ejemplo de resultado en TIN Model ................................................................................. 20 Figura 16: Software Topcon Link ...................................................................................................... 21 Figura 17: Estación total utilizada en el estudio ................................................................................. 23 Figura 18: Área levantada con topografía .......................................................................................... 24 Figura 19: Selección de sondajes ........................................................................................................ 26 Figura 20: Área levantada con batimetría ......................................................................................... 26

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CAPITULO I: GENERALIDADES

1.1

Antecedentes La presa Limón constituye uno de los componentes principales del proyecto hidroenergético de Olmos. Embalsa las aguas del río Huancabamba, en el lado oriental de la cordillera, para que puedan ser derivadas, a través del túnel hacia el cauce del río Olmos, en el lado occidental, e irrigar así las extensas y fértiles pampas de este valle lambayecano.

La presa está conformada por material granular con pantalla impermeable de concreto armado sobre su talud de aguas arriba, tiene una altura de 43 metros y un largo de cresta (parte más alta del muro) de 350 metros.

Fue construida por la empresa brasileña Odebrecht Perú Ingenieria y Construcción, para la Concesionaria Trasvase Olmos, quedando terminada a mediados del año 2012; se inicio el primer llenado del embalse el 20 de junio del 2012.

La Concesionaria Transvase Olmos S.A. (CTO), invito a nuestra empresa Hidráulica y Oceanografía Ingenieros Consultores, para realizar los trabajos de levantamiento de información batimétrica y topográfica con la finalidad de obtener el volumen actual del embalse, para lo cual se dio inicio a las actividades los primeros días del mes de diciembre 2012.

El presente informe contiene las metodologías utilizadas y resultados obtenidos según lo solicitado por el cliente.

1.2

Ubicación El proyecto Olmos está ubicado en la Región de Lambayeque, aproximadamente a 900 km de Lima en el extremo Nor occidental del Perú. La ubicación de la presa es sobre el cauce del río

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Huancabamba, en la zona denominada Limón, en el Km 86 de la carretera Olmos-Corral Quemado-Marañón.

Tabla 1: Coordenadas del Área de Estudio Coordenadas Geográficas (WGS-84) Latitud (S)

Longitud (O)

Localidad

Región

05° 54’ 02.40”

73° 20’ 00.25”

Limón

Cajamarca

Figura 1: Ubicación del Proyecto Olmos

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1.3

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Descripción general del área de trabajo El área de trabajo comprende el embalse y las riberas que genera la Presa Limón, por debajo de la cota 1,123 msnm.

La Presa Limón embalsa las aguas del rio Huancabamba abarcando una longitud total del eje de 5,400 m; dicha Presa tiene 43 metros de altura y una longitud en la coronación de 350 metros.

1.4

Justificación del estudio Entendiendo, que el proceso de sedimentación del embalse de la Presa Limón es progresivo e inevitable, la prolongación de la vida útil y de servicio de esta importante infraestructura, compromete la acción de las diferentes instituciones involucradas, de manera que en algunos casos, se de un uso más racional y eficiente al recurso hídrico, y en otros, se adopten medidas que permitan controlar el ingreso de sedimentos, contaminantes y/ó prever las acciones a tomar en la operación del embalse de la Presa Limón.

1.5

Objetivo del servicio Ejecución de levantamiento batimétrico automatizado y topográfico del embalse de la Presa Limón, con la finalidad de determinar el volumen actual.

1.6

Alcances del servicio solicitados:  Definición de los puntos de enlace plano-altimétrico, existentes en la zona del embalse.  Levantamientos batimétricos a escala adecuada, según los requerimientos del cliente.  Determinar la capacidad de almacenamiento en el embalse.  Elaboración del informe técnico.

1.7

Alcances del producto solicitados:  Informe técnico  Volumen útil  Curva Altura-Volumen

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 Curva Altura-Área  Plano del Embalse Limón – Planta y Perfil Longitudinal. Escala 1/10,000.  Plano del Embalse Limón – Planta con curvas de nivel cada 2 m Escala 1/6,000.  Plano del Embalse Limón – Planta con curvas de nivel cada 2 m Escala 1/4,000.  Plano de detalle en planta de la zona de captación de la bocatoma provisional, con curvas de nivel cada 2 m Escala 1/1,000.  Plano de detalle en planta de la zona de aliviadero y salida de fondo, con curvas de nivel cada 2 m Escala 1/1,000.  Plano de Secciones Transversales cada 500 m. Escalas H: 1/4,000 y V: 1 /400.  Plano de Secciones Transversales típicas, que figuran en los planos – IC-PR-PR-VII001-Rev.2 e IC-PR-PR-002. Escalas H: 1 / 4,000 y V: 1 /400 Notas:  El Datum de referencia que se empleará es el WGS 84.  Toda la cartografía se elaborará usando la Proyección Cartográfica Universal Transversa de Mercator (UTM).

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CAPITULO II: METODOLOGÍA Para la ejecución de los trabajos en campo se contó con la participación de una brigada con personal especialistas en temas de geodesia, topografía y batimetría. En el Anexo A se muestra la relación de recursos utilizados, personal profesional y técnico, equipos, materiales, herramientas y medios de transporte empleados; además en el Anexo D se presenta un álbum fotográfico de las actividades desarrolladas en campo.

2.1

Topografía Se realizó el levantamiento topográfico mediante uso de una Estación Total Topcon GPT 3005LW, con precisión angular de 5” y longitudinal de ±(3+2ppm x D)mm. (Ver Anexo A2).

Las estaciones geodésicas de apoyo utilizadas son las que proporcionó el cliente que se encuentran enlazadas a la red geodésica nacional establecida por el IGN. (Ver Anexo B2).

Figura 2: Método radial para levantamiento topográfico

El estudio topográfico comprendió el levantamiento del nivel de embalse de la fecha hasta valores por encima de la elevación 1,123 msnm cumpliendo de esta manera con el levantamiento de toda el área inundable, el método de levantamiento fue radial, empleando la red geodésica establecida por el Proyecto Trasvase Olmos.

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2.2

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Batimetría Para realizar el levantamiento batimétrico se utilizó el sistema automatizado, conformado por el software hidrográfico Hypack Max v2.9 entrelazado con el sistema de posicionamiento diferencial submétrica C-NAV 1010, Ecosonda Hidrográfica Bathy 500 MF y la computadora portátil donde se almacena y procesa los datos batimétricos.

Figura 3: Integración de equipos hidrográficos

2.2.1 Software de levantamiento hidrográfico Bien sea que estemos colectando datos hidrográficos o información ambiental o simplemente posicionando la embarcación en un proyecto de ingeniería, HYPACK provee las herramientas necesarias para completar el trabajo. Con usuarios que van desde pequeñas embarcaciones con solo un GPS y una ecosonda monohaz sencilla hasta buques de grandes dimensiones con sistemas y sensores en red, HYPACK da el poder necesario para completar la tarea en un sistema que los hidrógrafos pueden dominar.

Las principales funciones del software son las siguientes:  Diseño: HYPACK MAX contiene herramientas poderosas para diseñar velozmente el levantamiento y exponer sus resultados.

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 Levantamiento: HYPACK MAX’s es un programa de levantamiento que permite la mayor flexibilidad y potencia para realizar su trabajo.  Información necesaria del trabajo. Diseño del barco y posicionamiento de sensores. Definición de los parámetros geodésicos. Importación de ficheros de fondo como DXF, DGN, GeoTIF, ARCS, S-57, etc. Creación de Líneas de Navegación simples o de múltiples segmentos.  Visualización del progreso de la batimetría. Visualización del estado de los sensores. Visualización del perfil en tiempo real. Ventanas con información gráfica y de guiado para el patrón.  Corrección en tiempo real de diferentes parámetros como ófsets, marea, etc. Utilidad para el cálculo de la latencia.  Edición: La rutina de edición de gráficos de HYPACK MAX’s brinda una rápida edición para los datos del levantamiento.  Edición y visualización gráfica de los resultados obtenidos con los diferentes sensores (GPS, ecosonda, sensor de movimiento, etc.). Rápida edición y revisión de puntos individuales o bloques de datos. Aplicación de filtrados de datos para eliminar picos de datos obtenidos con la ecosonda. Producto Final. Módulo de Cálculo de Volúmenes y Secciones. Modelado de superficies.  Edición de datos. Aplicación de correcciones de marea de manera automática, manual o utilizando predicciones.  Aplicación de correcciones de la velocidad del sonido.  Productos finales: lo que realmente pone a HYPACK MAX sobre otros paquetes hidrográficos es la variedad de programas para el producto final.  Generación de modelos 3D, curvas de nivel y calculo de diferencias de volúmenes entre superficies. Generación de ficheros de dibujo para plotear con toda la información relacionada con el proyecto (sondeos, matrices de cobertura, ficheros de fondo DXF y DGN, líneas de navegación, etc.). Módulo de Exportación a programas CAD y GIS en formatos DXF o DGN.

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Figura 4: Ejemplo de procesamiento en software hidrográfico

2.2.2 Control horizontal Para el posicionamiento exacto de la embarcación hidrográfica se utilizó el sistema de posicionamiento satelital DGPS C-NAV 1010 con receptor de señal diferencial en tiempo real, eliminando de esta manera la estación base.

La precisión del Sistema DGPS CNAV 1010 es submetrica (< 1 metro) en horizontal. (Ver Anexo A2).

Figura 5: Sistema DGPS CNAV 1010 Submetrico

La señal satelital diferencial DGPS es enviada desde una estación en tierra, y reenviada por satélites transportadores, a usuarios dentro de la vista de los mismos. Mediante una

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cuenta específica por usuario, las cuales permiten la señal en tiempo real. Las correcciones son enviadas en formato que permite la elaboración de una corrección diferencial local aplicable a la cobertura total de la región.

Estas correcciones son constantemente actualizadas, en todo el movimiento del receptor alrededor de la cobertura de los satélites, dando correcciones más precisas.

2.2.3 Control vertical Para el registro de las profundidades se empleó un ecosonda digital BATHY 500 MF, el que permite registrar en forma permanente la información de sondaje directamente a la computadora mediante el uso del Software HYPACK Max.

El ecosonda Bathy 500 MF, cumple o supera todos los requisitos actuales de la OHI (Organización Hidrográfica Internacional) para ecosondas monohaz, estos valores de precisión son los siguientes: 

0 – 40 m.

2.5 cm,



40 – 200 m.

5.0 cm,



200 m.

10.0 cm

Este equipo se conecta con el software mediante el driver Dtrace.dll el que transmite mediante un protocolo los valores que el transducer envía; emitiendo un pulso ultrasónico que se propaga en el agua y al llegar al fondo se refleja en él, retornando al transductor, y la unidad transreceptora mide automáticamente el tiempo que demora el eco en ser recibido. Conociendo la velocidad de propagación y el tiempo que demora el recorrido, se determina la distancia recorrida por la onda, como resultado se puede obtener una gráfica precisa del relieve del fondo por sobre el cual navega la embarcación.

La densidad de puntos que se pueden recolectar con este equipo es de 4 a 5 puntos por segundo, lo que dependerá de la velocidad que lleve la embarcación la cual en promedio es de 4 nudos (2.06 m/s) para no generar movimientos inestables durante la navegación; considerando un valor de 4 puntos por segundo se tiene que la distancia entre puntos es

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de 0.51m cumpliendo de esta manera con los términos de referencia que indican sondajes cada 3m.

Figura 6: Ecosonda Bathy 500MF

La calibración del ecosondas es una tarea de rutina que consiste en ajustar el equipo para asegura la medición correcta de las profundidades. La calibración será hecha con una barra de chequeo con el propósito de fijar el parámetro de la velocidad del sonido así como de ajustar los componentes mecánicos y eléctricos. En aguas poco profundas, la calibración del ecosonda para el promedio de la velocidad del sonido en la columna de agua puede hacerse de la siguiente forma:

Figura 7: Calibración de ecosonda

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Consiste en bajar una barra o un plato bajo el transductor en varias profundidades (por ejemplo, cada un metro) ya sea grabando el error de profundidad para aplicar posteriormente durante el procesado de los datos o forzando el ecosondas para grabar la profundidad correcta desde la barra o plato a través del ajuste del parámetros de la velocidad del sonido (Figura 7). En estos casos el valor adoptado para la calibración es el valor medio de las observaciones. Este método debe ser usado bajo los 20 ó 30 metros. 2.2.4 Planificación de líneas batimétricas La planificación de líneas fue realizada de acuerdo al Manual de Operación y Mantenimiento de la Concesionaria Trasvase Olmos S.A. que en su Ítem 15.3.1.3, indica los cuadrantes, rumbo y separación de las líneas batimétricas; en el Anexo B5 se puede observar el cuadro con estos datos.

Cuadrante 6

Cuadrante 5

Cuadrante 4

Cuadrante 3

Cuadrante 2 Cuadrante 1 Figura 8: Líneas planificadas para el embalse Limón

2.2.5 Nivel de reducción Cuando se realizan levantamientos hidrográficos en cualquier medio acuático se requiere adoptar un nivel de referencia o reducción que sirve para estandarizar los sondajes, ya que

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el levantamiento se efectúa en distintas horas y días, mientras la cantidad de agua sobre el fondo varia, para los trabajos realizados en este proyecto los sondajes serán reducidos al nivel de de la fecha registrado en el embalse para cada día de levantamiento.

2.2.6 Características de levantamiento de información  Líneas de Navegación: Las líneas de navegación fueron ejecutadas siguiendo el manual de operación y mantenimiento del embalse de la Concesionaria Trasvase Olmos, en el cual la separación de líneas varían en diferentes tramos (Ítem: 15.3.1.3 Medición Batimétrica)  Corrección de Sondajes: Reducidos por variación del nivel del embalse y por inmersión de transducer.  Control de Niveles: Se utilizaron los datos de niveles registrados en sala de control.  Calibración de Ecosonda: Antes y después de cada día de levantamiento.

2.3

Procesamiento de la información 2.3.1 Información topográfica El procesamiento de la información topográfica se realizó utilizando los datos descargados de la estación total los cuales fueron editados utilizando la respectiva libreta de campo; estos datos fueron descargados y procesados en el software Topcon Link v8.0.

Figura 9: Software Topcon Link

2.3.2 Información batimétrica La información batimétrica fue procesada con el software hidrográfico Hypack Max 2009ª y verificada con el respectivo ecograma proporcionada por el ecosonda Bathy 500

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MF; esta información se complementó con la información topográfica procesada para la elaboración de la cartografía correspondiente del embalse.

El procesamiento de la batimetría comprende los siguientes pasos: 

Verificación de líneas batimétricas con ecograma.



Reducción de sondajes por variación de nivel del embalse



Selección de sondajes

Verificación de líneas batimétricas con ecograma. La verificación se realiza para cada línea levantada, comparando el papel térmico (ecograma) impreso por el ecosonda con cada línea registrada en el software Hypack, de esta manera se eliminan falsos ecos producto de alguna interferencia entre el transductor y el fondo del embalse medido.

Falso Eco

Figura 10: Edición de “Falsos Ecos”

Figura 11: Ecosonda hidrográfica y registro impreso

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Reducción de sondajes por variación de nivel del embalse En esta etapa se ingresan los niveles registrados durante el levantamiento los cuales son proporcionados por el cliente.

Los niveles de agua durante el periodo de levantamiento batimétrico si tuvieron cambios significativos, presentando una variación de 1,112.2 a 1,110.5 msnm (2.7 metros), estos datos fueron ingresados al software Hypack para la respectiva corrección de sondajes.

Figura 12: Nivel registrado en el embalse durante levantamientos

Selección de sondajes Los sondajes son seleccionados en el software hidrográfico mediante un sub programa “Sort”, el programa revisa los datos y busca los sondeos mínimos. Guarda esto en un archivo temporal y elimina cualquier punto de datos que esté a una distancia especificada por el usuario. Luego repite el proceso, guardando el sondeo mínimo disponible y eliminando cualquier sondeo a una cierta distancia, hasta que todos los puntos han sido guardados en un archivo temporal o han sido eliminados.

Repite este mismo proceso con todos los archivos, guardando todas las profundidades mínimas en el mismo archivo temporal. Cuando ha terminado repite el proceso con el

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archivo temporal para eliminar cualquier posible solapamiento entre las líneas hidrográficas. Luego escribe el juego definitivo de sondeos mínimos en un archivo ASCII XYZ.

Figura 13: Ejemplo de estadísticas en la selección de sondajes

2.3.3 Cálculo del Volumen de Embalse. Modelado de Superficies en el Programa “TIN MODEL” El Programa “TIN MODEL” (Triangulated Irregular Network, Red Triangulada Irregular) crea modelos de superficies a partir de archivos de datos XYZ, o de archivos HYPACK editados. Se puede usar para las siguientes funciones: 

Crear vistas bi y tridimensionales de modelos.



Calcular volúmenes en la superficie y un nivel, un canal u otra superficie.



Imprimir o plotear modelos bi y tridimensionales.



Exportar contornos a formato DXF, las opciones incluyen rellenado en color y suavizado.



Rellenar Archivos Matriz (*.MTX) con información de profundidad. El Modelo TIN rellena entre las líneas hidrográficas.



Cortar modelos de superficie usando un Archivo de Líneas Planificadas para donde generar secciones. Se pueden calcular volúmenes por sección usando el método Filadelfia en Modelo TIN y usar los datos en Secciones Transversales y Volúmenes.

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El programa “TIN MODEL” crea una superficie conectando puntos adyacentes de datos en triángulos optimizados. El modelo se puede guardar en un Archivo TIN en el directorio del proyecto.

Figura 14: Ejemplo de modelo TIN Inicial

Volúmenes basados en cálculos de superficies El programa “TIN MODEL” es capaz de calcular los volúmenes entre dos superficies diferentes. Estos cálculos se pueden basar en los siguientes métodos: 

Superficie de Levantamiento vs. Nivel



Superficie de Levantamiento vs. Canal



Superficie de Levantamiento vs. 2nda Superficie de Levantamiento

El programa “TIN MODEL” puede leer archivos de datos en formato ASCII XYZ. Crea una superficie conectando los puntos de datos adyacentes con triángulos optimizados. El programa calcula los volúmenes comparando la diferencia de elevación de cada nodo de triángulo según se proyecta en la superficie de comparación.

Figura 15: Ejemplo de resultado en TIN Model

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Contra menos extensos sean los datos usados para crear Modelos TIN, menor será el tiempo que se tardará en calcularlos y menor su precisión. Por supuesto que él no reducir los datos aumentará la precisión pero podría hacer que se tarde mucho en crear Modelos TIN y calcular volúmenes. Lo recomendable es equilibrar los dos factores.

2.3.4 Cartografía La cartografía fue procesada con el software Civi 3D y es presentada con las siguientes características: 

Datum de Referencia:

WGS 84.



Proyección Cartográfica:

Universal Transversa Mercator (UTM)



Escala:

Según los términos de referencia.

Figura 16: Software Topcon Link

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CAPITULO III: RESULTADOS Se realizó el levantamiento topográfico y batimétrico en el embalse de la Presa Limón, los datos de campo fueron recolectados y almacenados por equipos modernos de propiedad de H&O Ingenieros, durante los días 29, 30 y 31 de marzo del 2012 con personal calificado para este tipo de estudios. A continuación se presentan los resultados obtenidos aplicando la metodología mencionada en el Capítulo II.

3.1. Recopilación y análisis de la información disponible 3.1.1 Recopilación. La información recopilada previa a los trabajos de campo fue proporcionada por la Concesionaria Transvase Olmos, la cual se menciona a continuación: 

Control y manejo del proceso de acumulación de sedimentos en el embalse limón del manual de operación y mantenimiento de la Concesionaria Trasvase Olmos S.A.



Cuadro de coordenadas de la poligonal del embalse.



Cuadro de coordenadas de secciones típicas.

3.1.2 Análisis. De la documentación recopilada se resalta lo siguiente: 

Control y manejo del proceso de acumulación de sedimentos en el embalse limón. El manual comprende los estudios a desarrollar para el análisis de sedimentación del Embalse Limón, el estudio abarco los trabajos comprendidos en el Ítem 15.3 del manual.

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

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Cuadro de coordenadas de la poligonal del embalse. Se entregaron las coordenadas de la poligonal del embalse por parte de la CTO, muestra la poligonal de apoyo compuesta por 14 puntos de control; ambos cuadros se observan en la Tabla 2 y el Anexo B2.



Cuadro de coordenadas de secciones típicas. Se entregaron las coordenadas de las secciones típicas del embalse por parte de la CTO, el cuadro muestra los hitos (49 hitos) que se encuentran en ambas márgenes del embalse las cuales definen las 25 secciones de control, se observan en el Anexo B4.

3.2. Topografía El estudio se realizo los primeros días del mes de diciembre, fecha en la que el embalse presentaba un nivel que oscilo entre 1,112.0 y 1,110.0 msnm, esto conllevo a ejecutar un levantamiento topográfico en dos etapas; la primera fue del 3 al 6 de diciembre, donde fue levantado el vaso del embalse desde la elevación 1,110.0 msnm hasta superar la elevación 1,123.0, la segunda fue ejecutada del 4 al 11 de febrero donde fue cubierta un área de batimetría en la cual la embarcación no pudo ingresar por los bajos niveles que presentaba el embalse en diciembre, este levantamiento fue complementario desde la cota 1,109.0 msnm hasta superar la elevación 1,123.0 msnm con la finalidad de tener una densidad de puntos completa para el cálculo de volumen.

Figura 17: Estación total utilizada en el estudio

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El levantamiento fue ejecutado mediante el método de radiaciones teniendo como referencia los puntos de control proporcionados por el proyecto, los cuales se mencionan a continuación:

Tabla 2: Coordenadas de poligonal del Embalse Nombre de Hito Este Norte WT1 684629.037 9347861.781 WT2 684577.459 9348400.857 WT3 684017.854 9348779.983 WT4 684014.808 9349142.887 WT5 683815.454 9350205.554 WT6 683321.58 9350150.070 WT7 682568.199 9350774.976 WT8 682134.256 9350875.049 WT9 682786.143 9350162.223 WT10 683600.638 9349501.668 WT11 684203.689 9347824.364 WT12 684298.855 9347474.3 PR4 684428.45 9347451.354 PR5 684865.487 9347467.246 Nota: Proyección UTM, Zona 17S y Datum WGS-84

Elevación 1157.112 1163.856 1135.591 1126.347 1164.379 1122.194 1157.26 1147.427 1203.197 1174.561 1157.117 1229.886 1153.233 1154.960

El área total estudiada es de 2’771,228.46 m2 aproximadamente, de los cuales 1’251,281.58 m2 o 125.13 ha corresponden al área levantada topográficamente representando el 45.15% del área total. (Ver Figura 18), los puntos recolectados por este método fueron en total 7,804 puntos; la densidad de puntos en el levantamiento fue de 62 puntos por hectárea.

Figura 18: Área levantada con topografía

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La precisión de los valores obtenidos con los equipos utilizados se basa en la distancia medida, siendo la máxima distancia medida en el estudio de 750 m de longitud y aplicando la formula en base a las especificaciones técnicas de la estación total Topcon (±(3+2ppm x D)mm) nos da un valor de ±4.5 mm.

3.3. Batimetría El levantamiento batimétrico se efectuó del 3 al 6 de diciembre 2012, en la cual se presentaron niveles muy por debajo del NAMO, esto fue complementado con el levantamiento topográfico realizado en los meses de diciembre y febrero.

Tabla 3: Líneas realizadas por fecha y cuadrante Cuadrante

Fecha

1 2

3 dic. 3 dic. 3 dic. 4 dic. 5 dic. 5 dic. 4 dic. 5 dic. 6 dic. -

3 4 5 6 Total

Secciones realizadas 32 20 2 38 21 34 17 6 31 201

Nivel promedio de embalse (msnm) 1,112.10 1,112.10 1,112.10 1,111.60 1,111.10 1,111.10 1,111.60 1,111.10 1,110.60 -

En la siguiente tabla se muestras las principales dimensiones del embalse.

Tabla 4: Características geométricas del embalse registradas Ancho máximo (m) 700.0

3.3.1

Ancho mínimo (m) 70.0

Longitud (m)

Profundidad máxima respecto al NAMO (m)

5,400.0

38.57

Selección de sondajes Se realizo la selección de sondajes con el sub programa “Sort” tomando como criterio para la selección una distancia de 20m entre sondajes, que servirán para el cálculo de volumen y la elaboración de la cartografía.

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Figura 19: Selección de sondajes

Como resultado se obtiene un valor de 2,464 puntos seleccionados, para un área levantada de 1’519,946.885 m2 o 151.99 representando el 54.85% del área total (Ver Figura 20), se tiene que la densidad de puntos en el levantamiento fue de 16.21 puntos por hectárea.

Figura 20: Área levantada con batimetría

3.4. Cálculo de volumen El volumen de coronación, total, y útil en el embalse se muestran en la Tabla 5. En el Anexo C se encuentra el reporte de Niveles – Volumen – Área, donde se observan sus cuadros y gráficos, con tabulación de Niveles – Volumen – Área cada 1 cm.

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Tabla 5: Resumen de Niveles Característicos, Área y Volúmenes en el Embalse Elevación

Área

Volumen

(m.s.n.m.)

(m2)

(m3)

NIVEL DE CORONACIÓN

1,123.00

2’626,454.10

44’467,851.20

NAMO NIVEL NORMAL DE OPERACIÓN (Periodo de avenidas) NAMI

1,120.00

2’424,204.60

36’879,722.90

1,113.00

1’845,185.80

21’933,441.20

1,105.00

1’207,043.90

9’922,290.30

FONDO BOCATOMA PROVISIONAL

1,098.00

700,739.10

2’987,402.5

FONDO

1,081.43

0.00

0.00

Descripción

Notas: NAMO:

Nivel máximo de operación.

NAMI:

Nivel mínimo de operación.

FONDO:

Nivel del fondo registrado durante levantamiento

El volumen útil es la diferencia entre el NAMO y el NAMI y tiene un valor de 26’957,432.60 m3.

La base de datos para el cálculo de volumen estuvo conformada por 10,267 puntos y 19,856 triángulos del modelo TIN.

De la tabla 5 se obtiene la ecuación de las curvas para calcular el área y volumen a una determinada elevación: R2 = 1 ….(1) R2 = 1 ….(2) Donde: Z = Elevación (msnm) V = Volumen (m3) A= Área (m2)

Restricción: 1,098 ≤ Z ≤ 1,123

Si bien las ecuaciones calculadas tienen un valor R2=1, lo más recomendable es obtener el valor de Volumen y Área del embalse del Anexo C3, donde los datos tabulados se muestran cada 1 centímetro, ya que estas formulas nos pueden dar diferencias de hasta miles de m3 y m2 en los resultados.

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CAPITULO IV: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1

Conclusiones 

El volumen para el nivel de coronación en la elevación 1,123.00 msnm es de 44’467,851.20 m3.



El volumen actual del embalse correspondiente al NAMO es de 36’879,722.90 m3 para la elevación 1,120.00 msnm.



El volumen útil actual del embalse es de 26’957,432.60 m3 para la elevación 1,105.00 msnm, correspondiente a la diferencia entre el NAMO y NAMI.

4.2

Recomendaciones 

Es necesario efectuar el control de sedimentos que ingresan al embalse, de manera continua a lo largo del año para establecer una relación con los cálculos efectuados en los estudios de batimetría.



Realizar los levantamientos batimétricos cuando el embalse se encuentre en su máxima capacidad, esto reducirá los tiempos de levantamiento y procesamiento de información, asegurando la calidad con una mayor densidad de datos.



Establecer un plan de purga para mantener el volumen de diseño del embalse a lo largo del tiempo de vida programado y que no llegue a colmatarse. Es por esto que se recomienda realizar trabajos de batimetría al menos una vez por año y así poder evaluar este proceso.



Utilizar la tabla del Anexo C3 para determinación del volumen y área a cualquier elevación.



Tomar este primer informe batimétrico como base para futuros controles de sedimentación y poder comparar el avance de sedimentos hacia la presa Limón.

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