Ing. Víctor Hugo Guerra-Cobián, PhDUniversidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Civil, Instituto de Ingeniería Civil.

Av. Universidad s/n Ciudad Universitaria, San Nicolás de Los Garza, Nuevo León, México C.P. 66455cobian64@hotmail.com.

Estudio hidrológico para el permiso de construcción de la Subestación Eléctrica “Maniobras Los Novillos”.

Proyecto elaborado para la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

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INTRODUCCIÓN

La CFE pretende construir laSubestación Eléctrica LosNovillos en los alrededores deCiudad Acuña, Coahuila.Específicamente, el sitio selocaliza sobre la margenizquierda del arroyo Las Vacasa la altura del lugar conocidocomo Los Novillos.

Figura 1. Ubicación de la Subestación Estación Eléctrica “Maniobras Los Novillos”.

U.S.A.

México

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METODOLOGÍA

Vértice Coordenada Este/Oeste Coordenada Norte/Sur

1 308,330.75 3,240,911.61

2 308,281.68 3,240,682.64

3 308,575.35 3,240,682.68

4 308,575.55 3,240,903.28

5 308,376.75 3,240,905.26

Coordenadas del polígono en el que se pretende construir la SE.

Figura 2. Vértices del polígono donde se ubicará la Subestación Estación Eléctrica “Maniobras Los Novillos”.

Colocación de puntos de controlpara la georeferenciación delmodelo digital de elevación(MDE).

Punto de control terrestre ubicado

con GPS

PUNTO DE CONTROL

COORDENADA X

COORDENADA Y

ALTURA

1 308,331.375 3,240,893.728 291.282

2 308,274.452 3,240,704.850 291.127

3 308,591.726 3,240,676.068 292.032

4 308,874.540 3,240,725.041 290.974

5 309,109.573 3,240,766.156 298.525

6 308,553.672 3,241,196.457 293.401

7 308,499.856 3,241,046.059 285.190

8 308,291.440 3,2411,53.927 288.0501

Figura 4. Colocación de puntos de control terrestre con GPS calidad topográfica.

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Figura 5. Topo-batimetría del arroyo Los Novillos.

Levantamiento batimétrico.

Vuelo con dron (DJI Phantom 3Profesional), con una capacidad detoma de fotografías de 12 Megapixeles y videos con resolución 4k. Serealizó una secuencia de vuelo con eldron y se obtuvieron 1,115 fotosaéreas de la zona en estudio.

Figura 3. Secuencia de toma de fotografías aéreas.

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Una vez realizado elvuelo con el dron, seconjuntaron las 1,115fotos aéreas y se utilizóel software Pix4D paragenerar una nube depuntos densa. Con elsoftware de SIG ArcGIS,se generó latriangulación (TIN) delmodelo a partir de lanube de puntos.

Figura 4. Generación del Modelo Digital de Elevación.

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TIN convertido a formato rastercon tamaño de celda de 0.5m deresolución. Se obtuvieron seccionestransversales del arroyo Las Vacaspara realizar una simulaciónunidimensional.

Figura 5. Generación del TIN (Triangular Irregular Network).

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Parámetros fisiográficos: Área de la cuenca 686.0 Km2, Longitud del cauce principal 107.0 Km,Pendiente del cauce principal 0.957 %

Periodo de retorno (Tr en años)

Gasto Pico (m3/s)

5 92.0527

10 131.4309

20 184.9202

50 243.2761

100 291.9103

Figura 6. Estudio hidrológico del arroyo Los Novillos.

Mancha de inundación para un gasto de 291.91 m3/s asociado a un Tr=100 años.

Se determinaron las variablesde resultados en lasimulación bidimensional yse presenta el mapa rastercon los resultados de lavelocidad del agua en eltramo del arroyo Las Vacasque comprende a la zona deestudio.

Figura 7. Mapa de velocidades del agua en el arroyo Las Vacas.

Inventario forestal de la vegetación en el cauce del río Santa Catarina para el permiso de desmonte y

limpieza.

Proyecto elaborado para la Secretará del Medioambiente Recursos y Naturales (SEMARNAT).

Figura 1. Área Metropolitana de Monterrey.

Río Santa Catarina

Figura 2. Ubicación de los puntos de control terrestre utilizados en el estudio.

Figura 3. Levantamiento físico del inventario forestal del río Santa Catarina.

Coeficientes de rugosidad enfunción del tipo de vegetación.

Determinación de puntoscríticos en el río.

Propuesta de conducciónde caudales ordinarios.

Análisis costo beneficio para la reconstrucción del talud de la margen izquierda del Río Santa

Catarina.

Proyecto elaborado para la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA).

Figura 1. Zona de estudio del río Santa Catarina.

Figura 2. Socavación al pie del talud de la margen izquierda del río Santa Catarina.

Daños provocados por elescurrimiento que sepresentó durante elhuracán Alex.

Figura 3. Preparando el plan de vuelo con el dron.

Simulación hidrodinámica de una presa para control de avenidas utilizando un modelo fluvial

bidimensional

Proyecto elaborado para el Gobierno del Estado de Nuevo León, México.

México es un país que estáexpuesto al paso de loshuracanes que se formantanto en el océano Atlánticocomo en el Pacífico (figura1), lo cual ha ocasionadograndes problemas a causade las altas precipitaciones(Rosengaus, 1995).

INTRODUCCIÓN

Figura 1. Trayectoria de los huracanes de los últimos 60 años en México (http://bsigeonet.com.mx/news/news-post-temporada-de-huracanes-mx.html.)

Particularmente, el Área Metropolitana de Monterrey (AMM) ubicada en el Noreste deMéxico (figura 2), está expuesta a los efectos nocivos de los huracanes debido a que seencuentra rodeada por las montañas de la Sierra Madre Oriental (Salinas-Rodríguez, 2018).

Figura 2. Trayectoria de los huracanes en Nuevo León, México.

En mayo de 2002, se inició la construcción de una presa cuya función seria amortiguar losescurrimientos asociados a huracanes y disminuir los daños provocados en el AMM (figura 3).La construcción de la presa “Rompepicos” se concluyó en junio de 2004 antes de la llegada en2005 del huracán Emily.

Figura 3. Cortina de la Presa Rompepicos.

METODOLOGÍA

Ubicación:UTM Zona 14E=359569N=2827313

Área de la cuenca: 740.0 Km2.

Figura 4. Cuenca de la presa Rompepicos en la Sierra Madre Oriental, Nuevo León, México.

Gasto de diseño de 5,942 m3/s correspondiente a un periodo de retorno de 10,000 años. Con 70 mde altura, 40 m de profundidad en la cimentación y 220 m de longitud.

Figura 5. Presa antes y después de la regulación de la avenida ocasionada por el Huracán Alex de 2010.

Volumen de Concreto Compactado con Rodillo de 474,000 m3, ducto bajo rectangular de 6 m por lado, conrecubrimiento de acero, que regula las avenidas de mediana intensidad (hasta de 860 m3/s) y un vertedor de 60m de ancho en su parte alta con una capacidad de hasta 3,400 m3/s (Valtierra, 2013). La cortina de la presa tienela capacidad de retener en el vaso hasta 90 Mm3.

Figura 6. Cortina de la presa antes y después de la regulación de la avenida ocasionada por el Huracán Alex de 2010.

Se tomaron 870 fotografías aéreascon drone cubriendo un áreaaproximada de 5.90 Km2.

12 Puntos de control terrestre

Cortina

Figura 7. Ubicación de los puntos de control terrestre. Figura 8. Ortofoto digital de la zona de estudio.

Ortofoto

Pos-procesamiento de fotos.

Figura 9. Modelo digital conformado con la nube de puntos.

Cortina

Figura 10. Ubicación de las estaciones meteorológicas consideradas en el modelo hidrológico.

Se utilizaron datos de precipitación de 6 estaciones climatológicas convencionales.

Se simularon las lluvias que ocurrieron durante elhuracán Alex de 2010 (HEC-HMS). El gasto máximocontrolado por la presa fue de 2,440.2 m3/s y el gastomáximo por el orificio de descarga de 654.9 m3/s.

Sitio Gasto máximo (m3/s)

Situación en la Presa

Rompepicos durante la

avenida del huracán

Alex en 2010.

Gasto máximo de entrada= 2,440.2 m3/s

Gasto máximo de salida=654.9 m3/s

Elevación máxima del agua=904.85msnm (40.0m)

Elemento Tr=5 Tr=10 Tr=20 Tr=50 Tr=100 Tr=200 Tr=500 Tr=1000

Presa rompe picos

(gasto de entrada)455.60 845.20 1520.90 2062.50 2431.00 2786.20 3249.50 3596.10

RESULTADOS

Zona del modelo Coeficiente Manning

Zonas de inundación 0.025

Cortina 0.018

Simulación hidrodinámica bidimensional de la presa para control de avenidas

“Rompepicos”.

Figura 11. Calados a pasos de tiempo simulados en Iber.

Cortina de la Presa Rompepicos

Figura 12. Simulación de la cortina de la presa Rompepicos.

CONCLUSIONES

El uso de herramientas computacionales, permitió conocer de manera más precisa elcomportamiento del flujo en escurrimientos naturales, artificiales y ante la presencia deestructuras como presas.

La toma de fotografías aéreas mediante el uso de Vehículos Aéreos No Tripulados,conocidos como drones, han permitido elaborar modelos de superficie con precisiónadecuada para llevar a cabo los proyectos. Lo anterior impacta directamente en costesrelativamente bajos comparados con la topografía tradicional, además de la reducción entiempo.

Los resultados obtenidos fueron utilizados por las autoridades competentes para tomardecisiones con respecto al diseño de obra civil; así como para los programas de inspecciónfísica y mantenimiento para asegurar el buen funcionamiento.

Personal que labora en el Centro Internacional del Agua.

Graciaspor su atención