Modelación en interacción del canal y el plano de inundación.

Introducción

Los ríos, sistemas loticos, o sistemas fluviales, se definen como corrientes de agua continua y más o menos caudalosa que va a desembocar en otra, en un lago o en el mar. Esta definición reúne una amplia gama de sistemas muy diversos. Desde pequeños arroyos temporales a grandes y caudalosos ríos, y bajo condiciones muy diversas de clima, geología, topografía, vegetación e impactos humanos. Factores que determinan, entre otros, la fisonomía de los cauces, el régimen hidrológico (permanente/temporal), tipo e intensidad de perturbaciones (riadas, sequías, encauzamientos, represamientos, etc), y la calidad de sus aguas (grado de mineralización). Sin embargo, pese a sus diferencias, todos ellos presentan ciertas características comunes: un cauce, más o menos amplio, por el que discurre una corriente de agua, que transporta y deposita sedimentos (de diferente naturaleza) sobre su lecho.

MODELADO SOFTWARE DE CANALES HIDRÁULICOS

La obtención de un modelo que recoja todas las características geométricas, hidráulicas y dinámicas de un canal es un requisito imprescindible para que un proyecto como el que se aborda tenga éxito. No es una materia sencilla de estudiar, ya que es un problema que involucra diversas cuestiones donde juega un papel predominante la física de fluidos y donde las condiciones de contorno juegan un papel fundamental. Los diversos paquetes software especializados en la gestión de canales de riego han sido desarrollados principalmente en empresas con una clara vocación investigadora, en organismos públicos de investigación, como pueden ser las universidades o en entornos militares. Las soluciones ofrecidas son diversas, pero existe un trasfondo común que es el modelado de las ecuaciones de Saint Venant, de las que se ofrece una reseña en este apartado. También se hará una reseña de algunos de los paquetes software existentes en el mercado relacionados con el mundo de los canales hidráulicos y se verá en profundidad el software que se ha empleado en este proyecto, que es el software SIC (Systeme d´Irrigation de Canaux), desarrollado en Francia

Las ecuaciones de Saint-Venant

Para el modelado de la dinámica de los canales de irrigación se suelen emplear sistemas de primer orden con un retraso [8]. Estas dinámicas se obtienen mediante la aplicación de las ecuaciones de Saint-Venant [8][9][11]. Se pueden ver como simplificaciones de las ecuaciones de Navier-Stokes [10] para modelos donde el agua es un elemento fundamental. Estas ecuaciones en la mayor parte de los casos sólo pueden resolverse mediante métodos numéricos, ofreciendo soluciones analíticas sólo casos muy concretos. Se trata de ecuaciones no lineales en derivadas parciales que, por facilidad, se linealizan en torno a un punto de trabajo. Estas linealizaciones son básicas si se quiere llegar a una solución

para el problema del control del canal. Existen dos ecuaciones distintas de Saint-Venant: la ecuación de continuidad y la ecuación de momento.

Modelado y control de un canal hidráulico

La ecuación de continuidad es una consecuencia del principio de conservación de la masa: en una determinado volumen infinitesimal de control se cumple que la diferencia entre la variación del flujo de agua que entra en ese volumen de manera lateral y del flujo de agua que lo atraviesa en la dirección de la corriente equivale a la variación temporal del área transversal que queda cubierta por el agua. Puede verse la ecuación en (1).

En esta ecuación, el primer término se refiere a la variación longitudinal del flujo de agua que atraviesa el volumen de control, el segundo se refiere a la variación con el tiempo del área transversal que cubre el agua. El otro miembro de la ecuación es la variación del flujo de agua que entra de manera lateral en el volumen de control. La ecuación del momento, que puede verse en (2) es la representación matemática de la conservación de la cantidad de movimiento longitudinal:

En esta ecuación, Q es el flujo de agua en el volumen de control, A es la superficie lateral de dicho volumen de control, x es la coordenada longitudinal, g es la fuerza de la gravedad, Z es la profundidad del agua, mientras Sf y So son las pendientes de fricción y del fondo del canal respectivamente.

Estas ecuaciones se formulan bajo los siguientes supuestos [10]:

• La distribución de la presión es hidrostática.

• La velocidad se distribuye uniformemente en cualquier sección del canal.

• La pendiente media del fondo del canal es pequeña.

• El flujo de agua es homogéneo.

Por otra parte, la pendiente de fricción del canal debe ser modelada. Existen dos posibles alternativas para ello: por un lado la ecuación de Manning-Strickler, reflejada en (3) y por otra parte la ecuación (4).

En estas ecuaciones, n es el coeficiente de Manning, medido en s/m 1/3 ,C es el coeficiente de fricción de Chézy, medido en m1/2, Rf es el radio hidráulico medido en metros en A sobre el perímetro que queda ocupado por el agua. El coeficiente de Manning se deduce habitualmente del material del canal.

para concluir esta pequeña aproximación a las ecuaciones de Saint Venant (que tienen una ingente cantidad de teoría asociada) es necesario establecer las ecuaciones iniciales y de contorno bajo las que son aplicadas. Las condiciones iniciales vienen expresadas en la ecuación (5) y las de contorno se recogen en la (6).

Como se puede ver, las condiciones iniciales están relacionadas con el caudal y la profundidad del agua a lo largo del canal en el instante cero. Por su parte, las condiciones de contorno están relacionadas con la evolución temporal del caudal y la profundidad del canal al principio y al final del mismo, siendo x f la coordenada longitudinal del punto final del canal.

Al software empleado para el modelado de canal es, el software francés SIC, se le dedica el siguiente apartado.

EL SOFTWARE SIC

es un software desarrollado en Francia pensado para ser usado tanto por ingenieros como por operadores dedicados a la gestión de canales.

La primera versión de este software fue desarrollada en el seno del IIMI (International Irrigation Management Institute) [20] en un canal real situado en la costa sur de Sri Lanka. Se pretendía que fuese fácil de usar por los operadores y que tuviese la función de herramienta de soporte a la hora de tomar decisiones sobre la operación del canal. Como los resultados obtenidos fueron prometedores,

el CEMAGREF [15] junto a otros socios tomaron la decisión de desarrollar una nueva versión más ambiciosa del programa, con el objetivo de que se convirtiese en un estándar aceptado a nivel mundial.

El modelo SIC fue concebido para simular el comportamiento hidráulico de canales de riego en flujo subcrítico. Para ello se emplean las ecuaciones completas de Saint Venant y es necesaria una descripción completa del canal para que el modelo tenga suficiente precisión. Este programa procesa los datos del canal con un paso configurable que por defecto es de 200 m. También se puede configurar el tiempo de muestreo, que puede escogerse entre 0.6 y 60000 segundos. Con la evolución de las versiones se ha ido logrando una interfaz cada vez más amigable con el usuario.

SIC está dividido en tres módulos o unidades:

• Unidad topográfica dedicada a la descripción del canal. Se emplea para introducir los datos geométricos y topológicos del mismo.

• Unidad dedicada a la realización de cálculos en régimen permanente, dadas las condiciones de contorno (descargas, aperturas de compuertas, etc).

• Unidad dedicada a los cálculos en régimen transitorio, en la que se tiene en cuenta la evolución temporal de las condiciones de contorno. A continuación se estudiarán con detalle cada uno de estos módulos.

Módulo de topología y geometría del canal

Este primer módulo ofrece un editor gráfico donde se introducen todos los datos necesarios relativos al canal que se pretende simular. Estos datos pueden ser obtenidos de una fuente topográfica del canal o desde planos. Cuando se describe la topología de un canal es necesario indicar los puntos (nodos) donde existe inyección o salida de caudal de agua. Estos puntos reciben el nombre de offtakes. La porción de canal entre dos nodos es llamada tramo.

Los canales se describen en base a secciones cruzadas, donde se indican datos relevantes como la forma de la sección (circular, cuadrada, trapezoidal), las coordenadas (tomando como referencia el comienzo del canal para la coordenada longitudinal y el nivel del mar para la altura) de los puntos significativos de la misma, el coeficiente de Manning o las pérdidas por filtración. A continuación se explica lo que significa cada parámetro que define una sección cruzada:

• RS: es el nombre de la sección, que es un número que expresa una referencia kilométrica.

• Cuatro puntos expresados en sus coordenadas (X,Y): son puntos que describen la geometría de la sección. La forma normal de la geometría es rectangular o trapecial. X1 vale siempre 0 metros y el resto de valores X están expresados respecto a ese punto. Los valores de la coordenada Y se expresan en valores absolutos (respecto al nivel del mar). Los datos están en metros.

• Longitud hasta la siguiente sección, expresada en el extremo derecho de la misma, en el centro y en el extremo izquierdo.

• Coeficiente de Manning: es un coeficiente de rugosidad del canal y se indica en el extremo derecho, en el centro y en el izquierdo de la sección. Modela la fricción del canal.

• Coeficientes de contracción y expansión.

• Ancho de fondo .

• Pendiente de bordo: es el inverso de la pendiente de los lados de la sección que no son paralelos al suelo. Un caso particular es el de las secciones cuadradas, cuya pendiente es 0.

• Cota de bordo: cota de la parte superior de la sección.

• Cota de fondo: cota de la parte inferior de la sección.

En las tablas 2, 3 y 4 pueden consultarse los valores de todos estos parámetros en cada sección cruzada que define el canal.

Existen secciones especiales llamadas singulares que sirven para especificar estructuras que pueden contener compuertas y presas. En el caso de este proyecto se emplea una sóla compuerta por sección singular. Una compuerta se caracteriza por parámetros como la anchura, la altura o el coeficiente de descarga.

La introducción de los datos del canal se realiza mediante el editor gráfico EDITAL (Figura 2). El resultado de emplear este editor es un archivo de extensión .TAL que guarda todos los datos topográficos, geométricos y gráficos del sistema. Este fichero es chequeado mediante el programa TALWEG que además crea otros archivos necesarios para el resto del proceso, con extensiones .MIN, .GEO, .TIT, .DIS y .LST. Los resultados de este chequeo pueden ser consultados mediante RESTAL, que es el visor que completa este módulo.

Módulo de régimen permanente o de flujo estable.

El segundo módulo sirve para trabajar con el canal en régimen permanente. Tiene un editor, llamado EDIFLU, que se emplea para crear el fichero con todos los datos hidráulicos que hacen falta para los cálculos en flujo estable. En este proyecto se emplea básicamente para detallar los offtakes (Figura 4) y definir las compuertas (Figura 3), una vez se estableció en el primer módulo su ubicación en el canal

Cuando se describe una sección cruzada singular que va a contener una estructura (cross device), se pueden incluir en ella compuertas rectangulares, compuertas de tipo GecAlsthom o presas (weirs). Los parámetros se especifican en el cuadro de diálogo (Figura 3) y son los siguientes:

• Anchura de la compuerta.

• Altura de la compuerta.

• Elevación de la misma respecto al nivel del mar.

• Coeficiente de descarga • Apertura de la compuerta en el punto de equilibrio.

• Ecuación que gobierna el funcionamiento de la compuerta. Existen varias opciones que son detalladas en la documentación teórica proporcionada por el software SIC [21]. La que se utiliza en este proyecto es la opción CEM88, que se corresponde con la Weirundershot gate equation en el caso de una compuerta rectangular, que son las que se emplean en este proyecto.

Existe además la opción de especificar una compuerta ajustable, indicándole la apertura máxima y el valor objetivo del nivel aguas arriba. Sin embargo, eso se dejará para la parte de control de este proyecto.

El cuadro de diálogo para especificar los offtakes viene reflejado en la figura 4. Básicamente en este proyecto se tendrán offtakes activables y donde se puede indicar la cantidad de caudal que toman del canal. Serán offtakes del tipo Imposed Discharge. En este tipo de offtake la descarga es fija independientemente de las condiciones de flujo del canal tanto aguas arriba como aguas abajo. Al ser caudal saliente, debe ser indicado con signo negativo. El resto de opciones para configurar el offtake sí tienen en cuenta las condiciones del flujo del canal. Son las siguientes: canal abierto (Open Flume), APM (Adjustable Proportional Module), tubería (pipe) ley Q(z) y compuerta (Gate).

Es necesario especificar también en EDIFLU las condiciones de contorno en los nodos finales del canal (nodos de descarga). También se puede configurar la

precisión de los parámetros de computación. Una vez se introducen los datos, se procede a su verificación. A no ser que ocurra un error grave, se crea un fichero de extensión .DON que se usa para los cálculos en flujo estable. De esta forma se tienen los elementos necesarios para invocar el programa FLUVIA, también del módulo de régimen permanente, que se encarga de calcular el perfil del flujo del sistema completo para condiciones de flujo estable, usando los archivos de datos hidráulicos. Los resultados se representan en un archivo de extensión .SRF, que pueden visualizarse de forma gráfica o en forma de valores numéricos. Para ello se usa el programa RESFLU. En la figura 5 se muestra un perfil de agua en régimen permanente calculado con FLUVIA y mostrado con RESFLU.

Módulo de régimen transitorio o de flujo inestable.

Las simulaciones en condiciones de flujo estable son la base para realizar simulaciones de flujo inestable, o de régimen transitorio. En este módulo se introduce la variable tiempo para las simulaciones, y se pueden definir cambios dinámicos en el escenario de simulación. Por una parte, se puede indicar la evolución temporal de un offtake, indicando qué día y a qué hora se produce un cambio en el caudal de agua tomado en ese offtake (figura6). Por otra parte, se puede indicar la evolución temporal de la apertura de cada una de las compuertas (figura 7), indicando también el día y la hora de la simulación en que se producen los cambios en las aperturas. Una vez hecho esto se podría lanzar la simulación de flujo inestable. No obstante, en este proyecto sólo se indicarán los cambios en los offtakes, ya que las compuertas serán gobernadas por los controladores que se implementen y, por tanto, su evolución temporal no estará especificada de antemano. La granularidad de estas especificaciones vendrá marcada, como es lógico, por el tiempo de muestreo que se tome. La especificación de cómo varían con el tiempo estos parámetros puede realizarse mediante la creación de un fichero .SIR. En este fichero también se proporcionan datos fundamentales como son la duración de la simulación y el tiempo de muestreo que se va a emplear.

Una vez realizada la simulación los resultados se almacenan en un fichero de extensión .RES, que puede emplearse para visualizarse de forma gráfica o simplemente ver los valores numéricos. Para ello se emplea el programa RESIR, que también forma parte de este módulo. RESIR ofrece resultados a nivel global y a nivel local, siendo posible ver la evolución temporal para un punto determinado del nivel de agua o del caudal que pasa a través del mismo. Si se consultan puntos donde hay compuertas también se muestra cómo varía la apertura de dichas compuertas. En la figura 8 se puede ver cómo se muestran los resultados de la simulación en el caso de un punto en el que se encuentra una compuerta.

Módulo de regulación.

Existe un módulo especial para el desarrollo de controladores automáticos para el canal. El aspecto de este módulo se muestra en la figura 9. En este módulo se especifican los siguientes datos:• Ubicación de los lugares donde se realiza el control del canal. Normalmente son compuertas o, en el caso del comienzo del canal, el lugar por donde fluye el caudal entrante • Si las variables de control se consideran en valor absoluto, relativo o por incrementos • Relacionado con la primera, se especifica si la variable de control es la apertura de una compuerta, el caudal.• Se indica el valor máximo y mínimo de la variación que puede sufrir la señal de control y el valor máximo y mínimo en valor absoluto que puede tener. No obstante, en este proyecto no se especifican mediante el módulo de regulación, ya que los controladores se implementan en Matlab, y todos estos parámetros quedan recogidos en los ficheros .m desarrollados. • Ubicación de los lugares a ser controlados. Normalmente lo que se controla es el nivel de agua en ese lugar y el caudal que pasa por dicho punto. La variable controlada puede ser expresada en valor absoluto, de forma incremental, en valor relativo respecto a un punto de operación, con respecto al fondo del canal o con respecto a una referencia. • Cuál es la variable que se controla, ya se ha dicho que normalmente es el nivel de agua o el caudal en el punto.

• Cuál es el cambio máximo que puede sufrir la señal de salida. Esto también se reserva para el fichero Matlab, por lo que en este proyecto no se indica a través de esta interfaz. • Referencia para la salida. También se le indica por Matlab en este proyecto, pero el programa ofrece la posibilidad de especificarla mediante el módulo de control. • Finalmente, se especifican qué variables van a ser medidas y donde. Normalmente coinciden con las controladas (salidas), lo que ocurre en este proyecto.Dos aspectos fundamentales: el tiempo de muestreo y las limitaciones del softwareUn parámetro de trabajo fundamental es el tiempo de muestreo. Como quiera que el buffer de muestras del que se dispone en la versión de SIC con la que se realiza este proyecto es bastante limitado, eso implica que si se quiere un tiempo de muestreo bajo para capturar bien determinadas dinámicas, no se podrán hacer simulaciones largas. De igual manera, si se desean simulaciones largas, es necesario usar tiempos de muestreo mayores para no desbordar el buffer de muestras. Por tanto, se tiene una limitación de trabajo importante y es necesario alcanzar un compromiso entre duración de la simulación y tiempo de muestreo en función de los intereses de cada momento concreto.Pese a que se proporcionó una detallada descripción del canal de unas 300 secciones, no se han podido incluir todas en el software empleado, ya que éste tiene limitaciones de computación establecidas en 50 secciones y 10 offtakes, por lo que ha sido necesario realizar una selección de las secciones más representativas.En la tabla 1 se puede ver el resumen de las aplicaciones disponibles en cada módulo de SIC y en la figura 10 la pantalla principal de SIC, donde aparecen los desplegables de cada módulo.

PLANO DE INUNDACION

Para el modelamiento de plano de inundación es necesario ubicar el área de estudioPara eso se ha ubicado en el departamento Cochabamba situado en el centro de Bolivia a unos 2558 metros de altura sobre el nivel del mar.

Descripción área de estudio.

La zona de estudio es atravesada por el río Rocha, que confluyen a esta los ríos Huaiculi y Tacata, de limitando estos nuestra área de estudio, ver figura 4.1. La longitud del río Rocha a ser tomada en cuenta para la modelación será de aproximadamente 6 Km.Dentro la zona (Distrito 3) se tiene 328 agrícolas y lecheros, que es el potencial productivo del municipio de Quillacollo, debido a la ampliación del área de la mancha urbana, el crecimiento poblacional va ocupando zonas agrícolas y asentándose cercanías de los ríos que lo limitan, presentándose conflictos sociales cada vez que existe un suceso de inundación por el desborde de estos, demandando a realizar estudios hidrológicos e hidráulicos para poder dar solución a estos problemas. En el año 2011 y 2012 es en la cual estos sucesos de inundación han afectado de manera alarmante a esta zona(figura 4.2), planificando la implementación de obras de acondicionamiento hidráulico, desde ensanchar el cauce del río, en rectar su cauce, canalizar con muros de contención. Topografía de la zona.

Recopilación del modelo digital de terreno generado y corregido por Nogales (2013), a partir de levantamientos topográficos del Servicio Departamental de Cuencas, Municipio de Quillacollo, Instituto Geográfico Militar, (2012) y la utilización de un modelo digital de elevación global (Aster GDem). Estos datos fueron unidos considerando la diferencia de cotas que tenía cada uno, teniendo como resultado un DEM a detalle con una precisión de 3m.También se revisa los datos de la Unidad de Riesgos de Quillacollo de quienes se tiene información que han estado acondicionando hidráulicamente el río Rocha este año al margen de la gobernación.

Procedimiento

Este trabajo de investigación se enfatiza más en el procedimiento de la modelación bidimensional (2d) como se describe en la figura 4.4.

Herramientas informáticas utilizadas.

Las herramientas utilizadas para la preparación de datos y modelación han sido las siguientes.

HEC-RAS.

La futura versión del HEC-RAS para el análisis del comportamiento hidráulico en ríos, permitirá realizar modelaciones bidimensionales, disponible para enero del 2015, se tienen versiones de prueba publicadas desde abril del 2014, siendo la de octubre la última versión de prueba hasta su publicación oficial, herramienta de acceso libre y empleada en este estudio.

MODELACION HIDRAULICA BIIMENSIONAL.

Generación de malla.

La modelación bidimensional se calcula en base a la malla generada a partir del modelo digital de terreno, la calidad y la precisión del resultado de datos dependen mucho de este mallado, además de la cantidad de celdas que se hayan empleado para su generación, ver  figuras 4.10 y 4.11.Este debe tener el mayor detalle posible, se debe considerar los bloques de viviendas existentes y otros bloques que influyan en la dirección del flujo del agua en la inundación, ya que es una de las ventajas de este tipo de modelación, considerar cambios de dirección de flujo (estado de flujo turbulento)Se puede adicionar la infraestructura urbana existente, digitalizando las viviendas con la ayuda de una imagen de alta resolución y asignando un valor promedio de altura a estas, para luego ser incluidos al DEM final.

Hidrodinámica.

Condiciones de borde de ingreso.

La ubicación y la longitud de la condición de borde es seleccionado sobre los elementos de la malla en el Iber, en el HecRas se delimita mediante una línea y este es asignado directo sobre la malla, en ambos se introducen los hidrogramas de salida a utilizar (figura 4.7), además se define su régimen de flujo, en Iber se elige entre SubCrítico/Critico o Súper Crítico, y en el Hec-Ras se introduce sus pendientes. Ver tabla 4.4.

Condiciones de borde de salida.

Se asignan al igual que las condiciones de ingreso, pero sin hidrogramas, ver  tabla 4.5. La ventaja que tiene la modelación bidimensional es la posibilidad de asignar salidas en otros lugares que no sean los cauces delos ríos, es utilizado cuando el área del DEM es limitado, asignando condiciones de salida en los lugares donde se acumula el flujo por el problema del DEM. En nuestro análisis no se ha incluido está condición de borde, debido que se comparara con los resultados de la modelación unidimensional.

Coeficiente de rugosidad

Los mapas de uso de suelo son cargados directamente sobre la malla del modelo, mediante el proceso de importación del mapa disponible y sus coeficientes al Iber y al Hec-Ras.

Corrida del modelo

Finalmente se procede a realizar la modelación según los parámetros requeridos, en cuanto a precisión y tiempo de intervalo de reporte de mapas de inundación, reportando una secuencia de mapas del suceso de inundación.

Modelación Hidráulica Unidimensional

La modelación unidimensional se utiliza la geometría digitalizada de Nogales 2013, actualizando los cambios realizados en la corrección del DEM (figura 4.6). En el Hec-Ras se hace un filtrado de puntos, por exceder la capacidad de puntos de una sección (500 puntos) El mapa del uso del suelo, para los coeficientes de rugosidad se utiliza el mismo que se generó para la modelación bidimensional. En el Hec-Ras se elimina algunos coeficientes por exceder la capacidad de 20coeficientes de rugosidad por sección. Se introducen los caudales máximos de la tabla 4.1 del estudio hidrológico de Bautista 2014, luego se procede a correr el modelo y obtener solo un mapa de inundación

Resultados y discusión

Mapas de inundación Bidimensional y Unidimensional

Para la comparación de los mapas de inundación, se elige el instante que se da a las 14 horas del suceso deinundación para los modelos bidimensionales, valor que se estima de los hidrogramas utilizados de la figura4.7, permitiendo esto comparar con el único mapa que la modelación unidimensional reporta.Comparación de las áreas de inundación

Se observan las áreas de inundación que afectan, en un periodo de 10 años, las áreas totales afectadas por a cada diferente método de modelación reportada se muestran en la tabla 5.1

Comparación de alturas de inundaciones

Se han elegido 4 secciones a lo largo del río Rocha (1, 3, 4 y 6), y también para los ríos Huaiculi (2) y Tacata(5), por medio los cuales se observara la diferencia de alturas que cada modelo reporta

A continuación las secciones de altura de inundación.

Observando la variación de alturas de las seis secciones y sus ubicaciones, las que se encuentran al ingreso de los ríos y a la salida(figuras 5.5, 5.6, 5.9 y 5.10) presentan una similitud en sus alturas de inundación, siendo la de Iber la que tiene más altura, siguiéndole la de Hec-Ras 2D, y luego la de Hec-Ras 1D, se vuelve a repetir la tendencia de orden obtenida en la determinación de las áreas totales de inundación.Las otras alturas de las secciones que se encuentran en los lugares intermedios del río tienen una gran variabilidad, debido a la capacidad de cálculo que cada modelamiento afronta cuando el flujo es turbulento, en la que se encuentran confluencias de ríos, que la dinámica del flujo nos muestra.Dinámica del flujo de inundación.

En el siguiente análisis pretende comprender la dinámica mediante al cual se desarrolla una inundación en el distrito 3 Quillacollo, las modelaciones bidimensionales permiten realizar esto.

Desborde del rio tacatá

Se observa que el río Tacata al inicio ya sufre un desborde en su cauce, del estudio de Alfaro 2012 se conoceque la capacidad máxima que tienen este río es de 8 m3/s, y el caudal que recibe es de 39.2 m3/s. De los reportes de Iber (figura 5.11) se observa la siguiente dinámica de flujo.

Desborde del rio huaculli

Del mismo estudio se conoce que el río Huaiculi su capacidad máxima es de 12m3/s el caudal que recibe es de 4.1 m3/s, este río se desborda al confluir con el río Rocha, ver  figura 5.13

Desborde del rio Rocha

Finamente de la misma manera observando la dinámica del flujo y su trazado de velocidades, se tiene la figura 5.15 comprendiendo la dinámica de la inundacion y los puntos críticos que gracias a la modelación bidimensional han permitido descubrir , analizar.

Comparación Bidimensional y Unidimensional

A continuación se presenta las ventajas que tiene la modelación bidimensional con la modelación unidimensional

Conclusiones

La estimación de los hidrogramas solo es posible si se dispone de la información adicional de los tiempos en que se alcanzan los caudales pico y su duración aproximada, sin estos datos es difícil la estimación de sus hidrogramas, lamentablemente en la mayoría de los informes de los estudios hidrológicos solo se limitan a reportar caudales pico, un inconveniente para la modelación bidimensional.

Las condiciones en la modelación bidimensional presentan mayor ventaja sobre la modelación unidimensional, en el componente topográfico la modelación 1D se limita al detalle y ubicación de las secciones asignadas (además requieren procesos de filtrado cuando se excede su capacidad), en la modelación 2D es considerada la totalidad del modelo digital de terreno, no requiere ser digitalizada, y además dentro las condiciones de borde de salida pueden asignarse en lugares donde se presenten acumulación de flujo por la limitación del DEM, correcciones que no se pueden realizar en el 1D.

En el componente del uso de suelo, definición de los coeficientes de rugosidad en la modelación 2D estos se asignan de forma directa sobre el modelo, no presenta limitaciones, pueden utilizarse para análisis de sensibilidad.

Una comparación entre modelaciones 1D y 2D solo podría justificarse con la hipótesis que las condiciones de flujo sean similares, teniendo una sección de río constante, un río sin afluentes, las llanuras de inundación sean planicies sin variaciones topográficas. Al determinarse en centros poblados donde existe la variabilidad del terreno por las edificaciones existentes y la presencia de ríos afluentes, la hipótesis inicial es anulada, sin embargo se tienen tendencias similares en las áreas de inundación para contrastar la efectividad de los resultados.

Gracias a la dinámica del flujo que presenta la modelación bidimensional, este reporta una mayor cantidad de resultados, permitiendo una mejor comprensión de un evento de inundación, obteniendo no solo un mapa de inundación como es el caso del 1D, sino disponiendo de una secuencia de mapas de inundación según el comportamiento hidrodinámico de los ríos que influyen.

Finalmente la modelación bidimensional nos muestra cuatro puntos críticos, zonas de mayor vulnerabilidad que se tendrían ante una inundación del distrito 3 del municipio de Quillacollo, la modelación bidimensional nos indica también la importancia que se le debe dar a los ríos Tacata en especial y al Huaiculi en la planificación de obras de acondicionamiento hidráulico.