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Equation Chapter 1 Section 1
Trabajo Fin de Grado
Grado en Ingeniería Civil
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río
Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Autor: Francisco Javier Moreno Rivas
Tutor: Antonio Ruiz Reina
Dep. Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de
Fluidos
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2016
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Trabajo Fin de Grado
Grado en Ingeniería Civil
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del
Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Autor:
Francisco Javier Moreno Rivas
Tutor:
Antonio Ruiz Reina
Profesor Asociado
Dep. de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2016
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Proyecto Fin de Carrera: Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura
y Afección a Infraestructuras Existentes
Autor: Francisco Javier Moreno Rivas
Tutor: Antonio Ruiz Reina
El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:
Presidente:
Vocales:
Secretario:
Acuerdan otorgarle la calificación de:
Sevilla, 2016
El Secretario del Tribunal
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A mi familia
A mis maestros
Agradecimientos
En primer lugar quisiera agradecer a mi tutor, D. Antonio Ruiz Reina, por haber aceptado dirigirme en la
ejecución de este proyecto de fin de grado, así como haber empleado su tiempo en enseñarme las herramientas
necesarias para completarlo.
También me gustaría acordarme de los compañeros que me han acompañado en este duro camino, haciéndolo
mucho más llevadero de como habría sido sin ellos. Quisiera hacer mención especial a Isabel M., Pablo Luis
S., Lucas P. y Jesus H. así como a Miguel Fernández-Palacio Serrano por acompañarme durante la ejecución
de este estudio.
Para finalizar quiero acordarme de las personas más importantes de mi vida, aquellos sin los cuáles esto nunca
habría sido posible. Son mis padres los que consiguen sacar lo mejor de mí, los que me animan cuando llegan
los momentos de bajón y los que inculcan los valores necesarios para seguir siempre adelante. Gracias.
Francisco Javier Moreno Rivas
Sevilla, 2016
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Índice
Agradecimientos vii
Índice viii
1 Objeto Del Estudio 1
2 Localización y Zonas Afectadas 2
3 Antecedentes Técnicos 5 2.1. Estudio en Modelo Reducido del Encauzamiento del Río Andarax.Variante al Proyecto (2009) 5
3.1.1 Afecciones a los Puentes: 5 3.1.2 Vertidos Sobre los Muros Cajeros 6 3.1.3 Erosiones en los Muros Verticales 6
2.2. Asistencia Técnica para la Redacción del Estudio de Soluciones para la Terminación del Encauzamiento del Río Andarax. Término Municipal de Almería. (2014) 6
4 Caracterización de la Zona 7 4.1 InfraestructurasExistentes 7
4.1.1 Muros 7 4.1.2 Saltos 7 4.1.3 Puentes 8
4.2 Geología 10 4.3 Hidrogeología 11 4.4 Hidrología 12 4.5 Granulometría y Solidograma 13
5 Modelo Hidráulico. Trabajos Previos 15 5.1 Cartografía 15 5.2 Elaboración de las Secciones de Cálculo 16 5.3 Parámetros de la Simulación: 17
5.3.1 Puentes 17 5.3.2 Saltos de Agua 21 5.3.3 Condiciones de Contorno 23 5.3.4 Rugosidad 29
6 Modelo Hidráulico. Resultados de la Simulación 32 6.1 Hipótesis 1: Situación Actual con Vegetación 32 6.2 Hipótesis 2: Situación Inicial con Rugosidad Calibrada. 33
6.2.1 Inicio del Encauzamiento. Margen Derecha. 34 6.2.2 Zona Anterior al Puente 1. Margen Izquierda. 35 6.2.3 El Puche. Margen Derecho. 35 6.2.4 Puentes 1 y 2. 36 6.2.5 Zona Saltos 4 y 5. Ambos Márgenes. 37 6.2.6 Zona Afectada por el Puente 3. Ambos Márgenes. 37 6.2.7 Cálculo de las Erosiones. 39
7 Análisis de Alternativas 46 7.1 Problemas Derivados del Puente 3. 46
7.1.1 Eliminación del Puente. 46 7.1.2 Aumentar la sección hidráulica. 47 7.1.3 Construcción de Motas. 48
7.2 Problemas en la Zona del Salto 4 y 5. 50 7.3 Vertidos en El Puche 52 7.4 Zona Anterior a Puente 1. Margen Izquierdo. 52 7.5 Zona Inicial Encauzamiento 52 7.6 Erosión en los Puentes 52
8 Conclusiones Finales 54
9 Bibliografía 55
1 OBJETO DEL ESTUDIO
L siguente estudio tiene como objetivos:
La elaboración de un modelo hidrodinámico que nos permita analizar el encauzamiento del río
Andarax (Almería) construido en su desembocadura.
Localizar las zonas susceptibles de ser inundadas y el periodo de retorno para el que se producirían
dichas inundaciones.
Estimar las condiciones de erosionabilidad de los puentes y muros verticales existentes.
Plantear las posibles soluciones a los problemas localizados con un periodo de retorno de 200 años
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Localización y Zonas Afectadas
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2 LOCALIZACIÓN Y ZONAS AFECTADAS
l encauzamiento del río Andarax se encuentra situado en el Término Municipal de Almería,
limitando por el Este con su casco urbano. La construcción recorre los 6160 metros finales del río,
desde la toma de Boquera de la Higuera hasta la desembocadura en el Mar Mediterráneo.
Figura 3-1: Provincia de Almería, Término Municipal de Almería y Río Andarax.
El encauzamiento comienza en la Toma de Boquera de la Higuera, con una cota en la rasante de 44,52 m y
avanza con una pendiente media de 0,006 hasta la desembocadura del río.
El terreno a lo largo del recorrido se encuentra sectorizado según distintos usos:
En el sentido del flujo, en el margen derecho, nos encontramos, en primer lugar el polígono industrial Sector
20. La tipología de la edificación en todo el polígono es trata de naves industriales de unos 10 metros de
altura.Este polígono se vería afectado por inundaciones en las que la lámina de agua superaría en 1 m la altura
del muro, según el estudio del CEDEX: Estudio en Modelo Reducido del Encauzamiento del Río
Andarax.Variante al Proyecto (2009).
A continuación nos encontramos en este mismo margen con el barrio de “El Puche”. Se trata de una zona
humilde de las afueras de la ciudad dividida en dos partes. En primer lugar se hallan edificios bajos de hasta
cuatro plantas. A continuación, y separado por una zona de descampado donde habitualmente se instala un
mercadillo ambulante, aparece una zona más antigua que la anterior ocupada porviviendas unifamiliares
adosadas de una o dos plantas. Este barrio termina con un centro polideportivo conocido como el Centro
Vecinal El Puche, el cual limita con el Puente de la Carretera de Níjar (Puente 1).
Esta es una de las zonas que, según el estudio del CEDEX, puede verse perjudicada por una posible
inundación provocada por la avenida de 200 años“En la margen derecha, aguas arriba del Salto 2 se han
comprobado cotas de hasta 0,6 m por encima de los muros del encauzamiento” (CEDEX, 2009).
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 3-2: Vista en Planta Inicio del Encauzamiento.
Una vez pasados los dos puentes comienza el Parque del Andarax, que ocupará todo el margen derecho hasta
las inmediaciones del Puente de la Carretera Cabo de Gata (Puente 3). Se trata de un parque urbano dividido
en dos tramos: la zona Norte del parque está formada por aparcamientos que dan servicio al Estadio de los
Juegos del Mediterráneo, acompañados de unas instalaciones deportivas municipales yseguidamente nos
encontramos con una tipología de parque periurbano, en el que se sitúan caminos de tierra yvegetación de tipo
bosque mediterráneo.
A partir del Puente 3 comienza el delta del Andarax hasta su desembocadura.
La ocupación del suelo colindante al río por su margen izquierdo es mucho más homogénea, ya que, en su
mayoría, se sitúan parcelas de cultivos intensivos (invernaderos). Únicamente en el pequeño tramo que separa
los Puentes 1 y 2 (PP.KK. 3+408 a 3+257) se sitúa un aparcamiento de autocaravanas y camiones.
Localización y Zonas Afectadas
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A la altura del Salto 5 y a una distancia de unos 250 metros del muro se encuentra situada la Estacion
Depuradora de Aguas Residuales “El Bobar”, propiedad del Excmo. Ayto. de Almería.
Figura 3-3: Vista en Planta Final del Encauzamiento
En los últimos 460 metros hay una explanada sin edificar, calificada por el PGOU de Almería como “terreno
no urbanizable por uso forestal prioritario inundable”.
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
3 ANTECEDENTES TÉCNICOS
2.1. Estudio en Modelo Reducido del Encauzamiento del Río Andarax.Variante al Proyecto (2009)
En 2008, a petición de la Dirección General del Agua de la Secretaría General para el Territorio y la
Biodiversidad, el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) elabora un informe
técnico que pretende evaluar las condiciones del proyecto inicial del encauzamiento de la desembocadura del
río Andarax.
En este informe figuran una serie de recomendaciones, entre las que destacan el recrecimiento de cierre de la
margen derecha en el orgien del encauzamiento, la protección de los muros verticales con un pie de escollera,
la protección de los puentes en sus cimentaciones ante erosions locales, recrecimiento de algunos muros en los
que se producen vertidos y mantener limpia la zona de vegetación para mantener una rugosidad cercana a la de
proyecto y evitar cambios así en la lamina de agua.
Poco después, en 2009 y durante el proceso de construcción del encauzamiento, el mismo CEDEX elabora el
Estudio en Modelo Reducido del Encauzamiento del Río Andarax. Variante al Proyecto. En él se ensayan
las recomendaciones realizadas en el documento anterior. Cabe destacar que al haberse realizado el estudio
durante la ejecución de las obras, algunas de las medidas proyectadas son llevadas a cabo, paliando algunos de
los problemas detectados.
Del análisis realizado el CEDEX obtiene los siguientes resultados:
3.1.1 Afecciones a los Puentes:
El Puente de la Carretera de Níjar (Puente 1) sufre fuertes erosiones locales en estribos y pilas, la cual
se van aumentando conforme nos acercamos al estribo derecho debido a la curvatura en planta.
El Puente de la Autovía AL-12 (Puente 2) sufre erosiones que dejan al descubierto la parte superior de
las zapatas en las pilas y estribo derecho.
En el Puente de la Carretera de Cabo de Gata (Puente 3) se obtienen como resultado para la avenida
de proyecto que la sección bajo el mismo queda escasa produciéndose vertidos sobre los muros
cajeros. Además los vanos del margen izquierdo entran en carga.
Figura 2.1: Modelo Reducido Puente Carretera Níjar
Fuente: Estudio en Modelo Reducido del Encauzamiento del Río Andarax. Variante al Proyecto.
Antecedentes Técnicos
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3.1.2 Vertidos Sobre los Muros Cajeros
A lo largo de todo el encauzamiento se producen vertidos en distintos puntos:
Al inicio del encauzamiento se producen vertidos por su margen derecha que pueden llegar a inundar
el polígono industrial Sector 20, también conocido como polígono industrial de “El Puche”.
Aguas arriba de los puentes se producen vertidos en los que la lámina de agua supera en algunas
secciones por 1,5 m la altura del muro en su margen izquierdo, inundando zonas de invernaderos, y
por 60 centímetros en zonas de la margen derecha, ocupada por la urbanización conocida como “El
Puche”.
Aguas abajo de los puentes 1 y 2 nos encontramos zonas en las que la lámina de agua llega a superar
la altura de los cajeros por 1,8 m en su margen izquierdo. Por el margen derecho también se producen
rebases de hasta 1 metro de altura.
En cuanto a la aproximación al Puente 3, la falta de sección hidráulica bajo el mismo genera una
elevación de la lámina de agua sobre los muros de 2 metros. Además, al estar cerca de la
desembocadura y no haber simulado las condiciones de vegetación que previsiblemente se darían, el
valor de esta crecida puede aumentar considerablemente.
3.1.3 Erosiones en los Muros Verticales
A lo largo de todo el recorrido, el muro de la margen derecha sufre fuertes erosiones que, con una media de
3m de socavación y puntos donde se alzanzaría el máximo estipulado por el modelo (6m) ponen en peligro el
buen funcionamiento de las cimentaciones. Por ello, se decide actuar y proteger la base de dichos muros con
una escollera similar a la que protegería el margen izquierdo, con 2 tn de peso y 5 metros de altura (2 sobre el
nivel del terreno y 3 bajo el mismo). De esta forma se consigue desplazar las socavaciones hacia el centro de la
sección y se evita los problemas en las cimentaciones de los muros.
2.2. Asistencia Técnica para la Redacción del Estudio de Soluciones para la Terminación del Encauzamiento del Río Andarax. Término Municipal de Almería. (2014)
En septiembre de 2014 la Dirección General del Agua publica un pliego de bases en el que se describen las
tareas a realizar por el consultor del trabajo. De este modo se detalla la necesidad de la realización de un
estudio previo, que incluya cartografía y topografía, estudio geológico y geotécnico así como cálculo
hidráulicos y estructurales, planteamientos de alternativas y selección de la alternativa más adecuada.
En cuanto a los cálculos hidráulicos se pide la elaboración de un modelo hidrodinámico unidimensional que
sirva para dar solución a los problemas obtenidos por el CEDEX en 2008 y 2009, que incluya:
Análisis previo de la zona de estudio, tipo de régimen y condiciones de contorno.
Definición de las secciones trasversales.
Estudio de la rugosidad
Implementación de datos previos y de simulación.
El contrato al que hace referencia este pliego de bases fue licitado en 2015 y el presente estudio se plantea en
los mismos términos que demanda, buscando los mismos objetivos, pero con un caráter didáctico.
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
4 CARACTERIZACIÓN DE LA ZONA
4.1 InfraestructurasExistentes
En este apartado vamos a definir las infraestructuras existentes que forman parte del encauzamiento.
4.1.1 Muros
El encauzamiento esta formado por muros verticales de hormigón de 4,5 m de altura más un pretil de 0,58 m.
La base de dichos muros de hormigón está protegida a ambos márgenes por un lecho de escollera de 5 metros
de espesor, 2 de los cuales sobresalen por encima de la rasante. La altura de este muro va variando a lo largo
del encauzamiento, tomando su valor máximo en el margen derecho en la zona del Puche, donde alcanza un
valor de 5,62 m, y su valor mínimo se alcanza en la misma zona pero en el margen izquierdo, con 4,68 metros.
Figura 4-1: Muro Margen Izquierdo entre Salto 5 y Puente 3.
Fuente: Fotografía Tomada durante Trabajo de Campo.
El lecho del río era horizontal en su sección trasversal tras la ejecución del encauzamiento, aunque con el paso
del tiempo la acción de la erosión, sedimentación y la presencia de vegetación y desechos ha ido modificando
este perfil en algunas zonas.
En ambos márgenes del río, recorriendo la parte superior de los muros, se hallan dos caminos de servicio, uno
a cada lado, de 9 metros de ancho. En el caso del margen derecho, este camino comunica el Puente 3 con el
Puente 1, formando una vía de acceso para la barriada de El Puche. En el caso del margen izquierdo, esta vía
de servicio sirve únicamente de acceso para los diferentes cultivos que en él se encuentran.
4.1.2 Saltos
A lo largo del encauzamiento podemos encontrar 6 saltos de agua que nos permiten reducir la pendiente del
terreno de 0,006 a 0,003, disminuyendo así la velocidad del agua.
Caracterización de la Zona
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Salto PK Altura
Salto 0 5+671 2.09
Salto 1 4+213 1.30
Salto 2 3+376 5.07
Salto 3 3+058 2.20
Salto 4 2+492 3.00
Salto 5 0+990 2.60
Figura 4-2: Posición y Altura de los Saltos de Agua
Los perfiles de los saltos, construidos en hormigón, siguen la ecuación de Creager.
Figura 4-3: Salto 1
Fuente: Fotografía Tomada durante Trabajo de Campo.
4.1.3 Puentes
Como ya se ha mencionado en apartados anteriores, el encauzamiento es atravesado por 3 puentes:
4.1.3.1 Puente de la Carretera de Níjar
El Puente de la Carretera de Níjar, en lo que sigue Puente 1, se trata de un puente con una longitud de tablero
de 148,25 metros de largo y una anchura de 12 metros, que da cabida a una carretera convencional de un carril
para cada sentido.
Bajo el tablero se encuentra una celosía metálica que sirve de unión entre el tablero y las pilas.
El puente consta de 4 pilas separadas entre sí por 32,75 metros y comenzando a 16,60 del estribo derecho. Las
pilas del puente son de hormigón armado con un acabado en piedra. La morfología de las mismas es ovalada,
de forma que en la dirección del flujo tienen un acabado semicircular de 1,63 m de diámetro mientras que en la
dirección perpendicular tiene 5 metros de largo.
Los estribos del puente son verticales de hormigón armado.
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 4-4: Puente 1
Fuente: Fotografía Tomada durante Trabajo de Campo.
4.1.3.2 Puente de la Autovía AL-12
El Puente de la Autovía AL-12, en lo que sigue Puente 2, se trata de un puente formado por dos tableros de 12
metros de ancho y 149 metros de largo, que comparten estribos pero que en su longitud están separados por un
espacio libre de 1 metro. Por ello, para la modelización del puente supondremos un único tablero de 25 metros
de anchura. El puente alberga los 4 carriles de la autovía, 2 para cada sentido situados en cada tablero.
La tipología de las pilaa es de cuatro grupos de 3 pilas cilíndricas por tablero de 1 metro de diámetro,
separadas entre sí por una distancia de 4 metros y alineadas en la dirección del flujo. La distancia entre grupos
de pilas es de 30 metros y la separación entre el primer grupo y el estribo es de 29,50 metros a cada lado.
Los estribos, al igual que en el Puente 1, son paredes verticales de hormigón armado.
Figura 4-5: Puente 2
Fuente: Fotografía Tomada durante Trabajo de Campo.
Caracterización de la Zona
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4.1.3.3 Puente de la Carretera de Cabo de Gata
El Puente de la Carretera de Carretera de Cabo de Gata, en lo que sigue Puente 3, se encuentra en el PK de
nuestro estudio 0+250. Está formado por un tablero de 148,7 metros y 12,4 metros de anchura. El tablero
alberga los dos carriles, uno para cada sentido, de la Carretera de Cabo de Gata.
La tipología de las pilas es de 4 grupos de 2 pilas cilíndricas alineados en la dirección del flujo, de 1 metro de
diámetro cada una y separadas entre sí por 7,5 metros. La distancia entre grupos es de 30,03 m y la separación
entre el primer grupo y el estribo es, a ambos márgenes, de 29,5 m.
La tipología del estribo es de pared vertical de hormigón armado.
Figura 4-6: Puente 3
Fuente: Fotografía Tomada durante Trabajo de Campo.
4.2 Geología
En la provincia de Almería, podemos encontrar diversas formaciones geológicas. Las de más desarrollo
superficial son las asociadas a las Cordilleras Béticas y se corresponden con las alineaciones montañosas de la
provincia (Sierra Nevada-Filabres, Gádor, Alhamilla-Cabrera y Estancias-Almagro), formadas por mantos de
materiales paleozoicos que han sufrido fuertes modificaciones. Estas formaciones las podemos clasificar en
tres grandes grupos:
Complejo Nevado-Filábride formado por roca metamórfica alpina (1).
Complejo Alpujárride formado por rocas volcánicas y metamórficas (gneis, esquistos, cuarcitas) así
como materiales carbonatados (calizas y dolomías) (2).
Complejo Maláguide formado por materiales detríticos no metamórficos con cobertura permotriásica
(Arcillas) (3)
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 4-7: Complejos Montañosos de la Provincia de Almería
Fuente: Encuadre Geológico de la Provincia de Almería
En cuanto a los materiales que forman el tramo cauce que vamos a estudiar, se trata en su mayoría de
materiales aluviales recientes, formados por arenas y gravas de transporte.
Figura 4-8: Materiales que se depositan en el cauce
Fuente: Servicio WMS Consejería de Medioambiente y Ordenacion del Territorio (Junta de Andalucía)
4.3 Hidrogeología
La cuenca baja del río Andarax se sitúa al sur de la provincia y está rodeada por la sierra de Gador y
Alhamilla. En el borde oriental de Sierra Alhamilla afloran materiales metapelíticos, lo cual genera un
comportamiento de acuicluso. La Serra de Gádor, por su parte, presenta formaciones carbonatadas con gran
porosidad por fisuración y karstificación, favoreciendo la presencia de acuíferos.
Los materiales que forman el valle son muy variados lo que provoca una distribución no lineal de la
permeabilidad y características del terreno, dando origen a 3 grandes acuíferos:
Acuífero Detrítico: Se extiende a lo largo del sector central del valle. Con materiales cuaternarios
(aluviales y deltaicos) su espesor oscila entre 200 y 20 metros. Comienza en Santa Fe con una altura
piezométrica de 180 m, que llegan a alcanzar alturas ligeramente negativas al llegar al delta.
Leyenda
Caracterización de la Zona
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Acuífero Carbonatado: Acuífero libre de geometría compleja integrado casi en su totalidad por
materiales calizo-dolomíticos alpujárridescon algunas intercolaciones margosas.
Acuífero Profundo: Acuífero confinado detectado en el centro del valle con materiales calizo-
dolomíticos con algunas incrustaciones de cuarcitas.
Figura 4-9: Acuíferos en la provincia de Almería
Fuente: Río Andarax
4.4 Hidrología
La hidrología de la zona viene caracterizada por un clima semidesértico,con precipitaciones muy escasas,
generalmente de carácter torrencial, y por la notable variación espacial y temporal de las aguas recogidas. Las
precipitaciones de la cuenca se concentran en los meses de otoño (octubre y noviembre) y alcanzas sus
máximos en invierno, cuando se pueden llegar a dar el 40% de la precipitación anual.
Esta enorme variabilidad condiciona el caudal superficial del río, que puede encontrarse prácticamente seco a
lo largo de todo el año. El carácter estacional de las lluvias, así como su torrencialidad y su corta duración, ha
generado fuertes inundaciones que han motivado la realización del presente estudio.
Para obtener los caudales de diseño de nuestro estudio adoptaremos los calculados por el CEDEX que,
basándose en los estudios realizados por Proing SL en 1993, y ayudándose de los datos ofrecidos en los
embalses de Canjáyar y Nacimiento, establece los caudales punta para distintos periodos de retorno, así como
los hidrogramas tipo utilizados en el modelo reducido.
Figura 4-10: Caudales Punta para los distintos periodos de retorno
Fuente: Estudio en Modelo Reducido del Encauzamiento del Río Andarax. Variante al Proyecto.
De estos caudales obtenidos por el CEDEX, utilizaremos para nuestra simulación las avenidas de 10, 50, 100,
y 200 años.
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 4-11: Hidrogramas de Diseño
Fuente: Estudio en Modelo Reducido del Encauzamiento del Río Andarax. Variante al Proyecto.
4.5 Granulometría y Solidograma
Para caracterizar la granulometría del río adoptaremos la utilizada en el informe del CEDEX, el cuál realizó un
estudio con 18 ensayos granulométricos distribuidos por distintos puntos del cauce. De los resultados
obtenidos se hace una media y será la curva granulométrica que emplearemos en nuestra simulación:
Figura 4-12: Curvas Granulométricas de los Distintos Ensayos y Curva Media del Modelo
Fuente: Estudio en Modelo Reducido del Encauzamiento del Río Andarax. Variante al Proyecto
Caracterización de la Zona
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El sólido del cauce queda definido, por tanto, por la curva media del estudio, que tiene unos valores
característicos de D50 = 6 mm y D90=64 mm
En cuanto al solidograma, se utilizará la gráfica aportada por el CEDEX con un caudal sólido punta para la
avenida de 200 años de 18000 kg/s y con una relación entre caudales sólido y líquido de 0,5% en peso.
Figura 4-13: Solidograma para Avenida de Proyecto T=200 años
Fuente: Estudio en Modelo Reducido del Encauzamiento del Río Andarax. Variante al Proyecto
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
5 MODELO HIDRÁULICO. TRABAJOS PREVIOS
El tramo estudiado comienza al inicio del encauzamiento y recorre una distancia de 5671 m hasta llegar a las
proximidades de la desembocadura. Se estudiarán 30 secciones separadas por unos 150 metros en las que se
introducen secciones adicionales para el modelado de las infraestructuras existentes dentro del cauce (Saltos y
Puentes).
5.1 Cartografía
Los datos empleados para la realización del modelo provienen del Centro Nacional de Información
Geográfica, correspondiente al proyecto LIDAR. Se trata de un modelo digital del terreno con malla de 5
metros, con la misma distribución de hojas que el MTN50. El sistema geodésico de referencia es el ETRS89 y
proyección UTM.
Se trata de una cartografía poco precisa para las exigencias de un estudio como el que solicita la Dirección
General del Agua en el Pliego de Bases descrito en el capítulo 2, pero dado el carácter didáctico del estudio y
ante la imposibilidad de obtener una cartografía más precisa la consideraremos válida.
La cartografía descargada, en formato ASCII con matriz ESRI (.asc). Este formato no es compatible con
HecGeoRas por lo que es necesario transformar sus elementos a tipo TIN, el cual es un modelo digital del
terreno formado por triángulos irregulares, evitándose así saltos de altura entre elementos adyacentes. Para ello
utilizamos en primer lugar el programa Global Mapper para, a partir del modelo digital del terreno, obtener las
curvas de nivel de la zona a estudiar con un salto entre ellas de 1 m.
Figura 5-1: Curvas de Nivel, Zona Puente 1 y Puente 2.
Estas curvas de nivel, al haber sido generadas automáticamente, requieren de un proceso de filtrado, búsqueda
de errores y mejora con el fin de tratar de que, a pesar de la poca precisión de la cartografía, esta se ajuste lo
máximo posible a la realidad y a las necesidades del programa. Con este objetivo, se eliminan las curvas de
nivel que representan el tablero de los puentes, ya que pueden afectar a la simulación como cuerpos que
bloquean el cauce. Además se suprimen curvas de nivel que forman motas, pequeños montículos o puntos
elevados que, en trabajo de campo, se comprueba que no se corresponden con la realidad.
Modelo Hidráulico. Trabajos Previos
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Figura 5-2: Curvas de Nivel, Zona Puente 1 y Puente 2. Tras modificaciones.
Una vez tenemos unas curvas de nivel válidas, las introducimos en el programa ArcGis (versión 10.1) y
utilizamos las herramientas de su extensión “3D Analyst” para elaborar el TIN que nos servirá de base para
elaborar el modelo hidráulico.
5.2 Elaboración de las Secciones de Cálculo
A continuación y utilizando como base la cartografía explicada anteriormente, se procede a elaborar las
secciones transversales al encauzamiento. Se ha tratado de elaborar un modelo que represente con precisión
suficiente los diferentes tramos del terreno objeto de estudio, así como las estructuras que en él se encuentran.
Utilizando las herramientas de la extensión de ArcGis llamada Hec-GeoRas, se han generado secciones cada
aproximadamente 150 metros, desde el inicio del encauzamiento (PK 5 + 671) justo sobre el Salto 0, lo cual
nos facilitará las condiciones de contorno (ya que nos permitirá suponer calado crítico al inicio), hasta
doscientos metros después del Puente 3 (PK 0 + 018). Además, se han incluido las secciones necesarias para la
modelización de las distintas estructuras que en él se encuentran (Puente 1, 2 y 3 y Saltos 1-5).
Estas secciones, junto con los márgenes del río y las llanuras de inundación son exportadas a HecRas para el
procesado de las mismas y la posterior simulación.
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 5-3: Planta General del Modelo Hidráulico.
En los planos podemos encontrar un esquema general del modelo realizado en Hec-GeoRas, con las secciones
generadas, así como los márgenes del río y las llanuras de inundación.
Una vez importadas las secciones a HecRas se procede a ubicar las motas que sirven para asegurar que el flujo
se concentra en el cauce principal. Mediante estos elementos, que son puntos singulares dentro de cada sección
se está indicando al programa que llene en primer lugar el cauce principal, y no proceda a llenar otros cauces
secundarios hasta haber alcanzado la altura de la mota dispuesta.
5.3 Parámetros de la Simulación:
En este apartado pasamos a indicar los parámetros introducidos en el programa de HecRas, tanto para
completar la geometría con los puentes y saltos, como parámetros de simulación como rugosidad, condiciones
de contorno y demás valores que nos pide el programa.
5.3.1 Puentes
Para establecer la morfología del puente y localización de los pilares y estribos dentro de la sección se ha
recurrido tanto a la información del CEDEX como a la medición directa sobre el mapa de ArcGis.
Modelo Hidráulico. Trabajos Previos
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5.3.1.1 Puente 1
Figura 5-4: Puente 1, Información y vista general
Figura 5-5: Puente 1, Información General
Figura 5-6: Puente 1, Estribos
19
19
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
5.3.1.2 Puente 2
Figura 5-7: Puente 2, Información y Vista General
Figura 5-8: Puente 2, Información General
Figura 5-9: Puente 2, Estribos
Modelo Hidráulico. Trabajos Previos
20
5.3.1.3 Puente 3
Figura 5-10: Puente 3, Información y Vista General
Figura 5-11: Puente 3, Información General
Figura 5-12: Puente 3, Estribos.
21
21
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
5.3.2 Saltos de Agua
A continuación se muestran los parámetros introducidos para la caracterización en HecRas de los Saltos de
agua. Cabe resaltar que el Salto 0 no ha sido modelado y únicamente nos sirve para facilitarnos la condición de
contorno.
5.3.2.1 Salto 1
Figura 5-13: Salto 1, Parámetros Introducidos
5.3.2.2 Salto 2
Figura 5-14: Salto 2, Parámetros Introducidos
Modelo Hidráulico. Trabajos Previos
22
5.3.2.3 Salto 3
Figura 5-15: Salto 3, Parámetros Introducidos
5.3.2.4 Salto 4
Figura 5-16: Salto 4, Parámetros Introducidos
23
23
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
5.3.2.5 Salto 5
Figura 5-17: Salto 6, Parámetros Introducidos.
5.3.3 Condiciones de Contorno
Para el caso de la simulación a régimen permantente, es necesario incluir las condiciones de contorno aguas
arriba y aguas abajo (secciones 5671,231 y 18,643 respectivamente)
Para la condición de contorno aguas arriba, aprovecharemos la presencia del Salto 0 justo sobre la primera
sección para indicar que el flujo comienza con el calado crítico.
El caso de la condición de contorno aguas abajo es algo más complejo. La cercanía de las últimas secciones y
del Puente 3, última estructura objeto de estudio, a la desembocadura del río nos lleva a preguntarnos si el agua
del Mar Mediterráneo y sus fluctuaciones (mareas, oleajes en temporal) afectan al modelo.
Para comprobarlo, se decide calcular la máxima marea con un periodo de retorno de 200 años, lo cual requiere
el cálculo de la marea astronómica, la meteorológica y el fenómeno conocido como set up.
La marea astronómica es la oscilación del nivel del mar por efecto de la atracción gravitatoria que generan los
astros, siendo los más importantes la Luna y el Sol, pero afectando de manera considerable también el resto de
los planetas.
En nuestro caso, el valor que tomamos para la marea astronómica, al tratarse de un proceso periódico, es el de
la Pleamar Máxima Viva Equinocial (PMVA). Para obtener este dato acudimos a la web de la autoridad
portuaria del Puerto de Almería, donde se informa que la PMVA es de 0,63 m medida sobre el 0 del puerto
(situado a 0,23 m sobre la cota 0 de nuestra cartografía):
Figura 5-18: Pleamar Máxima Viva Equinocial
Fuente: http://www.apalmeria.com/
La marea meteorológica, por su parte, es resultado del efecto de las borrascas y temporales de viento sobre el
Modelo Hidráulico. Trabajos Previos
24
nivel del mar y es la suma de dos procesos. En primer lugar, las borrascas llevan consigo una baja presión
atmosférica en la superficie terrestre sobre la que pasan. Esta bajada de presión provoca un efecto de succión y,
por tanto, elevación de la lámina de agua si esta borrasca se encuentra sobre una superficie marina. El valor de
esta elevación es proporcional a la relación entre el gradiente de presiones provocado por la borrasca y el peso
específico del agua:
Figura 5-19: Efecto de las Bajas Presiones sobre la Lámina de Agua
Fuente: Procesos Costeros y Herramientas Básicas
El otro aspecto que afecta a la marea meteorológica es el efecto del viento. Si este sopla en la dirección
adecuada, produce un efecto de basculación de la lámina de agua, provocando un aumento del nivel del mar en
la zona costera a sotavento.
Existen distintas formulaciones para la obtención de esta variación del nivel del mar, aunque todas ellas tienen
en común que ésta depende de la velocidad del viento en superficie y de la longitud del Fetch.
Para calcular la marea meteorológica emplearemos la serie histórica del nivel del mar publicado por Puertos
del Estado en el mareógrafo de Almería, la cual tiene datos desde 2006. En este documento se incluye el valor
del nivel del mar, así como el valor de la marea astronómica medidas ambas sobre el cero del puerto. La
diferencia de ambos valores (nombrado en el documento como Residuo) sería el efecto de la marea
meteorlógica total, es decir, la suma de los dos procesos vistos anteriormente.
Para la estimación de este valor para un periodo de retorno de 200 años se procede a hacer un ajuste en
régimen extremal. De los valores publicados en el documento se obtiene el residuo máximo de cada año,
obteniendo una serie de valores a los que le haremos un ajuste de Weibull para la obtención de una función de
ajuste.
De esta función de ajuste, con la herramienta “buscar objetivo” de Excel obtenemos el valor de la marea
meteorológica con un periodo de retorno de 200 años: 0,58 m.
N PREAL F -LN(LN(1/F)) PCALC T (años) F MM (cm)
1 19 0.100 -0.834 20 9 0.9 39
2 20 0.200 -0.476 22 200 0.995 58
3 26 0.300 -0.186 24
4 29 0.400 0.087 26
5 29 0.500 0.367 27
6 30 0.600 0.672 29
7 30 0.700 1.031 32
8 34 0.800 1.500 35
9 37 0.900 2.250 39
m 0.159 α 0.159
n 3.9975 u 25.142
25
25
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 5-20: Ajuste Gumbel para Marea Residuo
El “set up” se define como “La sobreelevación del nivel del medio del mar en la zona de rompientes debido a
la rotura del oleaje” Para calcularlo utilizaremos la siguiente expresión:
𝑆𝑈 = 0,89 × tan 𝛽 × √𝐻𝑏 × 𝐿0
Siendo:
β: pendiente media del lecho marino, la supondemos igual a la del lecho del cauce del río (0,003).
Hb: Altura de ola significante, propagada al punto de la rotura.
L0: Longitud de onda de la ola en aguas profundas.
La obtención de los datos de altura de ola, longitud de avance, periodos y longitud de onda los tomaremos de
los datos publicados por Puertos del Estado, en la serie histórica de la boya 2548 de la red REDEX (boya de
Cabo de Gata). En este documento podemos obtener la serie histórica de altura de ola y la dirección media de
propagación.
Para obtener la altura de ola con un periodo de retorno de 200 años utilizaremos un procedimiento similar al
realizado para la obtención de la marea meteorológica. Del documento de texto de la serie histórica de alturas
del oleaje obtenemos el máximo de cada año. A esta serie anual le aplicamos un ajuste de Weibull para
obtener una función de ajuste que nos permita obtener la ola de periodo de retorno necesario. Una vez
realizado el ajuste utilizamos la herramienta “buscar objetivo” de Excel para obtener la altura de ola con un
periodo de retorno de 200 años, el resultado obtenido para la altura de ola es de 7,8m.
y = 0.159x - 3.9975
-1.500
-1.000
-0.500
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
10 20 30 40
-LN(LN(1/F))
Preal(mm)
AJUSTE DE GUMBEL
Modelo Hidráulico. Trabajos Previos
26
N HREAL F -LN(LN(1/F)) HCALC T F H0
1 3.7 0.050 -1.097 3.836 19 0.95 6.377
2 4.2 0.100 -0.834 4.000 200 0.995 7.83006083
3 4.3 0.150 -0.640 4.121
4 4.4 0.200 -0.476 4.224 m 1.6005 α 1.601
5 4.4 0.250 -0.327 4.317 n 7.2362 u 4.521
6 4.4 0.300 -0.186 4.405
7 4.6 0.350 -0.049 4.491
8 4.6 0.400 0.087 4.576
9 4.6 0.450 0.225 4.662
10 4.6 0.500 0.367 4.750
11 4.9 0.550 0.514 4.843
12 4.9 0.600 0.672 4.941
13 5 0.650 0.842 5.047
14 5 0.700 1.031 5.165
15 5.1 0.750 1.246 5.300
16 5.3 0.800 1.500 5.458
17 5.6 0.850 1.817 5.656
18 5.9 0.900 2.250 5.927
19 6.6 0.950 2.970 6.377
Figura 5-21: Ajuste Gumbel para Altura de Ola Significante.
Comprobando la información para régimen extremal que nos ofrece Puertos del Estado en su web nos indica
que la altura de ola es de 7,51 metros para un periodo de retorno de 225 años, por lo que se considera correcto
el ajuste realizado.
y = 1.6005x - 7.2362
-2.000
-1.000
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
-LN(LN(1/F))
Hreal(m)
AJUSTE DE GUMBEL
27
27
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 5-22: Régimen Extremal Boya Cabo de Gata
Fuente: Puertos del Estado
Una vez obtenida la altura de ola de proyecto en la boya es necesario propagarla hasta el punto de rotura. Para
la propagación de la altura de ola significante es necesario suponer ciertas hipótesis:
Supondremos batimetría recta y paralela, que forma un ángulo de α0 = 36º con el frente de ola. Esta
aproximación, como podemos ver en la imagen siguiente, no es muy correcta en las cercanías de la
boya, zona de aguas profundas y donde el fondo no interviene demasiado en la propagación de la ola,
y sí en la cercanía de la costa, donde los efectos de shoaling y refracción son mucho más
pronunciados.
Figura 5-23: Batimetría y Posición Boya Cabo de Gata
El periodo del oleaje lo supondremos igual al periodo de la ola de proyecto utilizada por la autoridad
portutaria, igual a 14 segundos.
Debido a que la dirección de avance de la ola (144º SE) es aproximadamente ortogonal al Cabo de
Gata por lo que supondremos nula la difracción que provocaría el mismo.
Modelo Hidráulico. Trabajos Previos
28
El proceso de propagación lo haremos con ábacos indicados por el Shore Protection Manual los
cuales nos ofrecen como resultado el valor de KrKs, es decir, nos proporciona la acción conjunta del
shoaling (efecto de aumento de la altura de ola por la disminución del fondo) y la refracción
provocada por el ángulo con la batimetría.
El procedimiento de cálculo es el siguente:
Calculamos la longitud de onda de aguas profundas:
𝐿0 = 1,56 × 𝑇2 = 305
Suponemos una profundidad (10,5 m) y calculamos el factor a introducir en el ábaco del Shore
Protection Manual 𝑑
𝑔 × 𝑇2= 0,005
Introducir en los ábacos del Shore Protection Manual los valores de α0 y d/gT2 para obtener el valor
de KrKs, (1,03)
Figura 5-24: Abácos para Cálculo de Shoaling y Refracción
Fuente: Shore Protection Manual
Se compreba la rotura, según el criterio de McCowan
0,78 × 𝑑 = 0,78 × 10,5 = 8,2
𝐾𝑠𝐾𝑟 × 𝐻𝑏 = 1,02 × 7,8 = 8,05
Este es un proceso iterativo, los datos que se han dado son los de la última iteración, en la que se
encuentra el punto de rotura (profundidad 10,5 metros y altura de ola 8,05)
A continuación introducimos estos valores en la fórmula del cálculo del Set Up y obtenemos un valor de
subida del nivel del mar de 15 cm.
Finalmente, sumamos todos los valores obtenidos para obtener la altura de la marea (sumamos 0,23 para pasar
esta altura de lámina de agua a la cota 0 de nuestra cartografía):
𝑀𝑎𝑟𝑒𝑎 = 𝑀𝐴 + 𝑀𝑀 + 𝑆𝑈 + 0,23 = 0,63 + 0,58 + 0,25 + 0,23 = 1,6 𝑚
Como podemos observar, esta altura de la lámina de agua se encuentra muy por debajo de la cota de la rasante
en nuestro Puente 3, (3m). Además, los cálculos realizados suponen que la marea de 1,6m es la suma de
procesos con un periodo de retorno de 200 años en el que la PMVE, la marea meterológica para 200 años, el
Set Up para 200 años y el caudal punta de nuestro proyecto coinciden en el mismo instante lo cual tiene una
probabilidad de ocurrencia mucho más pequeña que la de los procesos con T=200 años por separado. Por todo
ello asumimos que la marea no afecta a nuestro proyecto y, por tanto, la condición de contorno aguas abajo
asumimos que es la pendiente de nuestro terreno (Normal depth = 0,003).
29
29
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
5.3.4 Rugosidad
La rugosidad en el lecho del río se introduce en la simulación como la n de la ecuación de Manning que
resuelve el programa HecRas.
Para establecer la rugosidad se han utilizado dos hipótesis iniciales:
5.3.4.1 Estado Actual del Cauce
Para el caso del estado actual del cauce, es necesario utilizar un valor de la rugosidad que tenga en cuenta la
vegetación y desechos presentes actualmente en el lecho:
Figura 5-25: Vegetación en Salto 5
Fuente: Fotografía Tomada durante Trabajo de Campo.
Figura 5-26: Vegetación en Puente 3
Fuente: Fotografía Tomada durante Trabajo de Campo.
Modelo Hidráulico. Trabajos Previos
30
Figura 5-27: Vegetación en Zona “El Puche”
Fuente: Fotografía Tomada durante Trabajo de Campo.
Como podemos observar en las imágenes anteriores, todo el cauce está ocupado por vegetación alta (arbustos
y juncos de más de dos metros de altura) así como numerosos montículos de desechos.
Por ello, para la primera simulación se toma un valor de la n de 0,16.
5.3.4.2 Estado Inicial del Encauzamiento
En este caso trataremos de alcanzar un valor de la rugosidad que simule de la manera más cercana posible las
condiciones analizadas por el estudio del CEDEX. Para ello iremos realizando simulaciones con distintos
valores de la rugosidad hasta alcanzar unos resultados que se acercen a los obtenidos en el Estudio. De esta
manera conseguimos calibrar nuestro modelo, compensando de cierta forma la poca precisión de nuestra
cartografía. El valor mínimo de la rugosidad que adoptaremos será el obtenido de la ecuación de Garde &
Ragu:
𝑛 =(𝐷50)
1
6
21= 0,02
Partiremos de un valor de n típico para ríos trenzados pero sin vegetación (0,06). Con este valor, la virulencia
de las inundaciones es muy superior a los obtenidos por el CEDEX, por lo que se ha ido reduciendo
paulatinamente hasta obtener una rugosidad de n = 0,03. En las aproximaciones al Puente 3 se ha dejado el
valor de 0,055, ya que por debajo del mismo, el puente dejaba de entrar en carga en su vano izquierdo, aspecto
que resaltaba el estudio del CEDEX en sus conclusiones. A continuación se incluye una tabla con el valor de la
rugosidad en cada sección.
31
31
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Seccion Tipo Rug N/1 N/2 N/3 Seccion Tipo Rug N/1 N/2 N/3
5671 n 0.03 0.03 0.03 2628 n 0.03 0.03 0.03
5562 n 0.03 0.03 0.03 2492 Salto 4
5457 n 0.03 0.03 0.03 2464 n 0.03 0.03 0.03
5322 n 0.03 0.03 0.03 2328 n 0.03 0.03 0.03
5153 n 0.03 0.03 0.03 2221 n 0.03 0.03 0.03
5033 n 0.03 0.03 0.03 2083 n 0.03 0.03 0.03
4896 n 0.03 0.03 0.03 1961 n 0.03 0.03 0.03
4734 n 0.03 0.03 0.03 1831 n 0.03 0.03 0.03
4603 n 0.03 0.03 0.03 1671 n 0.03 0.03 0.03
4466 n 0.03 0.03 0.03 1543 n 0.03 0.03 0.03
4294 n 0.03 0.03 0.03 1441 n 0.03 0.03 0.03
4221 n 0.03 0.03 0.03 1334 n 0.03 0.03 0.03
4213 Salto 1 1134 n 0.03 0.03 0.03
4054 n 0.03 0.03 0.03 1007 n 0.03 0.03 0.03
3896 n 0.03 0.03 0.03 990 Salto 5
3700 n 0.03 0.03 0.03 938 n 0.03 0.03 0.03
3560 n 0.03 0.03 0.03 815 n 0.03 0.03 0.03
3492 n 0.03 0.03 0.03 703 n 0.03 0.03 0.03
3422 n 0.03 0.03 0.03 524 n 0.03 0.03 0.03
3408 Puente 1 365 n 0.03 0.055 0.03
3391 n 0.03 0.03 0.03 253 n 0.03 0.055 0.03
3385 n 0.03 0.03 0.03 240 Puente 3
3379 n 0.03 0.03 0.03 211 n 0.03 0.055 0.03
3376 Salto 2 149 n 0.03 0.055 0.03
3326 n 0.03 0.03 0.03 18 n 0.03 0.055 0.03
3276 n 0.03 0.03 0.03 3058 Salto 3
3257 Puente 2 2974 n 0.03 0.03 0.03
3212 n 0.03 0.03 0.03 2819 n 0.03 0.03 0.03
3091 n 0.03 0.03 0.03 Figura 5-28: Tabla valores Rugosidad
Modelo Hidráulico. Resultados de la Simulación
32
6 MODELO HIDRÁULICO. RESULTADOS DE LA
SIMULACIÓN
En el siguiente apartado se representan los resultados obtenidos en las distintas simulaciones obtenidas:
6.1 Hipótesis 1: Situación Actual con Vegetación
Como explicamos anteriormente, la primera simulación realizada incluye una rugosidad de n=0,16 debido a la
presencia de vegetación. El objetivo de esta simulación es valorar cómo afecta este aspecto al comportamiento
hidráulico del encauzamiento y de las estructuras existentes con el fin de analizar la necesidad de una limpieza
del cauce.
Figura 6-1: Área Inundada. Zona Puente 3. Avenida 10 años
Como se puede observar en la imagen anterior, se producen fuertes inundaciones a ambos márgenes del cauce
en las zonas cercanas al puente 3 para un periodo de retorno de frecuencia alta, correspondiente a 10 años. Esta
misma situación, aunque con menor gravedad se dan en otros tramos del encauzamiento.
Además, el Puente 3, que en el estudio del CEDEX ya presentaba problemas de comportamiento con una
rugosidad mucho más favorable, con la presencia de vegetación estos problemas se multiplican. Llegaría a
entrar en carga en todos sus vanos con la avenida de 50 años y desbordaría por encima del mismo a partir de la
avenida de 100 años de periodo de retorno.
33
33
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 6-2: Sección 240U Puente 3. T10-T50-T100.
Además aparecen problemas en zonas donde antes no se habían detectado, como en el Puente 1, el cual, según
el estudio del CEDEX trabaja correctamente pero sin embargo incluyendo la vegetación todos sus vanos
entran en carga para la avenida de periodo de retorno de 100 años:
Figura 6-3: Sección 3408U Puente 1. T10-T50-T100-T200.
Por todo esto concluimos que el encauzamiento, en su situación actual, fallaría para una avenida de periodo de
retorno de 10 años y es imprescindible una limpieza del cauce, eliminación de vegetación y de desechos de
manera urgente, con el fin de alcanzar unas condiciones lo más próximas posible a las condiciones iniciales.
Suponiendo realizados estos trabajos, se procede a la evaluación del encauzamiento en su situación inicial.
6.2 Hipótesis 2: Situación Inicial con Rugosidad Calibrada.
Como vimos en el apartado 5.3.4.2 se ha realizado una calibración del modelo, cambiando los valores de la
rugosidad para alcanzar un régimen de funcionamiento del encauzamiento similar al obtenido por el CEDEX
en sus estudios de 2009.
Una vez realizado este proceso, pasamos a continuación a evaluar los puntos en los que la obra no está
trabajando correctamente con el fin de tratar de plantear las soluciones solicitadas por la Dirección General del
Agua.
Modelo Hidráulico. Resultados de la Simulación
34
En los planos podemos encontrar las zonas completas inundadas para los distintos periodos de retorno, que
serán explicadas de manera sectorizada a continuación.
6.2.1 Inicio del Encauzamiento. Margen Derecha.
Como se puede observar en la imagen a continuación, se producen vertidos al inicio del encauzamiento por su
margen derecho. Estas inundaciones podrían afectar al polígono industrial Sector 20, situado justo en esa área.
Figura 6-4: Área Inundada. Inicio del Encauzamiento. Avenida 100 y 200 años
Es difícil cuantificar la altura que la lámina de agua tiene sobre el muro puesto que, debido a la imprecisión de
la cartografía, estas secciones a diferencia de otras, no cuentan con una pared vertical que represente el muro,
siendo los márgenes mucho más suaves de lo que deberían ser, como se ve en la imagen a continuación.
Figura 6-5 Secciones 5457 y 5322. Avenida T100-T200
35
35
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
A pesar de ello, supondremos que la altura de la lámina de agua sobre el muro es igual a la obtenida en el
estudio del CEDEX (1 metro) y actuaremos en consecuencia a la hora de valorar las distintas alternativas para
su solución.
6.2.2 Zona Anterior al Puente 1. Margen Izquierda.
Desde el inicio del encauzamiento hasta el Puente 1 por el margen izquierdo, para un periodo de retorno de
100 años se producen pequeños vertidos en distintos puntos, sobre todo concentrados en las cercanías del
puente. Sin embargo, al simular el caudal punta de la avenida de 200 años, el encauzamiento se desborda por 3
puntos, alcanzándose cotas de hasta 1,40 sobre el nivel del encauzamiento (sección 4734)
6-6. Área Inundada. Zona Anterior a Puente 1. Margen Izquierda.
6.2.3 El Puche. Margen Derecho.
En la barriada de El Puche, los vertidos se ven limitados a la avenida de 200 años. Estos se producen
localizados en dos puntos. Uno de ellos es una zona de descampado y aparcamientos que separa el polígono
industrial Sector 20 de las viviendas. La otra zona afectada sería el Centro Vecinal el Puche, situado junto al
Puente 1 y el cual se inundaría por vertidos de 30 centímetros sobre el muro del encauzamiento:
Modelo Hidráulico. Resultados de la Simulación
36
Figura 6-7: Áreas de Inundación. Barriada el Puche. Avenida 100 y 200 años.
6.2.4 Puentes 1 y 2.
Tanto los puentes 1 y 2 como como el Salto 2 situado entre ellos trabajan a la perfección y no se provocan
vertidos:
Figura 6-8: Área de Inundación en Puentes 1 y 2.
Asumimos que la pequeña franja que aparece como inundada en el margen derecho (a la izquierda de la
fotografía) viene como resultado de la imprecisión de la cartografía ya que, como mostramos a continuación
en la imagen de la sección en HecRas, no se producen desbordes del muro:
37
37
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 6-9: Sección 3326. Avenidas T100-T200.
6.2.5 Zona Saltos 4 y 5. Ambos Márgenes.
En el tramo posterior al Puente pasan 1,3 kilómetros hasta que se producen nuevas inundaciones. Estas se
producen en ambos márgenes para avenidas de 50, 100 y 200 años, inundando en el margen derecho pequeños
tramos del Parque del Andarax y en el margen izquierdo zonas de cultivos intensivos en las proximidades de la
EDAR “El Bobar”, sin llegar a afectar a la estación depuradora:
Figura 6-10: Área Inundada Zona Salto 5. Ambos Márgenes. Avenidas T100 y T200
6.2.6 Zona Afectada por el Puente 3. Ambos Márgenes.
Como hemos explicado anteriormente, una de las conclusiones del estudio del CEDEX destaca que el Puente
de la Carretera de Cabo de Gata cuenta con una sección escasa para el caudal que debe desalojar. Se trata de
un puente antiguo y lleno de vegetación situado a pocos metros de la desembocadura.
La falta de sección hidráulica del puente provoca un efecto de sobreelevación de la cota de la lámina de agua
Modelo Hidráulico. Resultados de la Simulación
38
en las secciones anteriores al mismo y provocando grandes vertidos, como podemos observar en el perfil
longitudinal mostrado a continuación:
Figura 6.11: Perfil Longitudinal. Avenidas T100 y T200.
Estas inundaciones no son debido a la falta de sección hidráulica, sino a una elevación necesaria de la cota para
que el agua pueda pasar por el puente. Estos vertidos se producen en ambos márgenes para un periodo de
retorno de 100 y 200 años y podrían llegar a afectar al núcleo urbano de la ciudad de Almería. Para la avenida
de 50 años sólo se producirían vertidos en el margen derecho, donde se encuentra situada la ciudad. Para la
avenida de 10 años no se producen vertidos.
Figura 6-12: Área Inundada por Efecto del Puente 3. T=200 Años
39
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 6-13: Área Inundada por Efecto del Puente 3. T=100 Años
Figura 6-14: Área Inundada por Efecto del Puente 3. T=50 Años
6.2.7 Cálculo de las Erosiones.
Pasamos a continuación a calcular las erosiones locales que se producirían en los puentes y en los muros
verticales:
6.2.7.1 Erosión Local en Puentes.
Para calcular la erosión que se produce en los puentes por el efecto del paso de la avenida recurrimos a la
información que nos aporta el libro Evaluating Scour at Bridges (2012) el cual nos ofrece la formulación
necesaria para calcular la erosión local en estribos y vigas.
Para el cálculo de la erosión en los estribos, el libro nos ofrece 3 fórmulas, las cuales utilizaremos las 3 y
posteriormente decidirá qué valor se ajusta mejor a las características del caso objeto de estudio.
En primer lugar nos encontramos con la fórmula de Froehlich, la cual se basa en la longitud efectiva del
estribo (longitud de estribo que está generando interrupción de caudal y su contracción), en el número de
Froude y el calado en el estribo. La ecuación es aplicable cuando L’/ya < 25:
Modelo Hidráulico. Resultados de la Simulación
40
Siendo:
ys la altura excavada
ya el calado en el estribo
K1 y K2 coeficientes de forma y ángulo (en nuestro caso 1 en todos los puentes)
L’ La distancia efectiva, que la medimos directamente sobre la sección de HecRas
Fr El número de Froude en el estribo.
Estos mismos valores necesita la ecuación de Hire, aplicable cuando cuando L’/ya > 25:
Además, los autores aportan una tercera ecuación, llamada ecuación NCHRP 24-20, aplicable cuando no se
produzca contracción del agua. Este puede ser el caso más similar al estudiado, ya que el agua viene guiada
por muros verticales hacia los estribos del puente y, por tanto, no se produce contracción del cauce.
El procedimiento a seguir para emplear dicha formulación es el siguiente:
Calcular el valor de los caudales unitarios q2c y q1. El primero de ellos se estima como el caudal total
que atraviesa el puente dividido entre el ancho de la sección. El segundo, caudal unitario interrumpido
por el estribo, se ha estimado como la velocidad del agua en el estribo, multiplicado por el calado en el
mismo.
Obtener la relación entre los dos caudales unitarios anteriores. Con el valor de esta relación se entra en
la siguiente gráfica para obtener un valor de α
Figura 6-15: Gráfica para la obtención de α
Fuente: Evaluating Scour Bridges
41
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Calcular el valor de yc siguiendo la ecuación (ku es 6,19 para unidades en SI):
A continuación se presenta un cuadro resumen de los resultados obtenidos:
Estribo Izquierdo Estribo Derecho
Li 5.86 m Ld 15.88 m
Yai 0.96 m Yad 1.82 m
Ymax 4.96 m Ymax 4.96 m
V 4.53 m/s V 4.96 m/s
L/Ya 6.10 - L/Ya 8.73 -
K1 1.00 K1 1.00
Angulo 90.00 º Angulo 90.00 º
K2 1 K2 1
Fr 0.65 Fr 0.71
Ys/Ya FR 4.80 Ys/Ya FR 5.68
Ys FROE 4.61 m Ys Froe 10.34 m
Ys/Ya HI 6.31 Ys/Ya HI 6.50
Ys HIRE 6.06 m Ys HIRE 11.83 m
Caudal 3498.00 m3/s Caudal 3498.00 m3/s
Anchura 164.05 m Anchura 164.05 m
q2c 21.32 m2/s q2c 21.32 m2/s
q1 4.35 m2/s q1 9.03 m2/s
q2c/q1 4.90 q2c/q1 2.36
alfa 1.10 alfa 1.15
yc 3.75 m yc 3.80 m
ymax 4.13 m ymax 4.37 m
Ys NCHRP 3.17 m Ys NCHRP 2.55 m
Figura 6-16: Socavación en Estribos. Puente 1
Modelo Hidráulico. Resultados de la Simulación
42
Estribo Derecho
Ld 5.14 m
Yad 2.09 m
Ymax 5.09 m
V 6.75 m/s
L/Ya 2.46 -
K1 1.00
Angulo 90.00 º
K2 1
Fr 0.96
Ys/Ya FR 4.25
Ys Froe 8.89 m
Ys/Ya HI 7.16
Ys HIRE 14.97 m
Caudal 3498.00 m3/s
Anchura 142.67 m
q2c 24.52 m2/s
q1 14.11 m2/s
q2c/q1 1.74
Alfa 1.30
Yc 3.36 m
ymax 4.36 m
Ys NCHRP 2.27 m
Figura 6-17: Socavación en Estribos. Puente 2
Estribo Izquierdo Estribo Derecho
Li 272.00 m Ld 88.00 m Yai 2.15 m Yad 2.66 m Ymax 5.15 m Ymax 5.15 m V 5.70 m/s V 7.17 m/s
L/Ya 126.51 - L/Ya 33.08 - K1 1.00 K1 1.00
Angulo 90.00 º Angulo 90.00 º K2 1 K2 1 Fr 0.80 Fr 1.01
Ys/Ya FR 16.91 Ys/Ya FR 11.28 Ys FROE 36.35 m Ys Froe 30.00 m Ys/Ya HI 6.76 Ys/Ya HI 7.29
Ys HIRE 14.54 m Ys HIRE 19.40 m
Caudal 3498.00 m3/s Caudal 3498.00 m3/s
Anchura 148.07 m Anchura 148.07 m q2c 23.62 m2/s q2c 23.62 m2/s q1 12.26 m2/s q1 19.07 m2/s q2c/q1 1.93 q2c/q1 1.24 alfa 1.20 alfa 1.65
yc 3.77 m yc 3.20 m ymax 4.53 m ymax 5.27 m
Ys NCHRP 2.38 m Ys NCHRP 2.61 m
Figura 6-18: Socavación en Estribos. Puente 3.
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Cabe destacar que en el caso del Puente 2, el estribo izquierdo se encuentra sobre el muro (tras la vía de
servicio) por lo que, al no producirse desbordamiento, ésta no se inunda y no se produce socavación.
Nos quedamos con el valor de la fórmula NCHRP, ya que los valores obtenidos son bastante cercanos a los
que obtiene el CEDEX y a que la ausencia de contracción provoca que las otras dos ecuaciones den resultados
desorbitados.
El cálculo de la socavación en las pilas se realiza con la fórmula HEC18 ya que tiene buen funcionamiento
para lechos de arenas aluviales, un caso muy sumilar al estudiado, y que ha sido desarrollada y reflejada por
los autores igualmente en la publicación citada anteriormente:
Donde K1*K2*K3 será en nuestro caso 1,1 para los 3 puentes, debido a la forma redondeada de los pilares y a
que el ánguno que forman con el flujo es 0.
En la siguiente imagen se muestra un cuadro resumen de las erosiones obtenidas en los pilares:
Pilares Puente 1 Pilares Puente 2 Pilares Puente 3
a 1.63 a 1 a 1
L 5 L 1 L 1
L/a 3.07 L/a 1.00 L/a 1.00
K1 1 K1 1 K1 1
K2 1 K2 1 K2 1
K3 1.1 K3 1.1 K3 1.1
Fr 0.73 Fr 0.90 Fr 0.78
Y1 4.96 Y1 5.09 Y1 5.15
Ys/a 2.83 Ys/a 3.71 Ys/a 3.51
Figura 6-17: Erosión Obtenida en los Pilares. Todos los Puentes.
6.2.7.2 Erosión en Muros Longitudinales.
El estudio del CEDEX prevé una erosión muy pronunciada a lo largo de todo el muro del margen derecho que,
en proyecto, no estaba contemplada la protección de su pie con escollera. Como ejercicio didáctico y para
comprobar el estado de la calibración del modelo, se va a realizar un cálculo de esta erosión que, recordemos,
tomaría valores máximos de 6 metros.
Para ello, se va a utilizar la siguiente ecuación, obtenida del libro Bridge Scour and Stream Instability
Countermeasures: Experience, Selection, and Design Guidance:
Donde y1 es el calado inicial, ys la profundidad excavada y Fr el número de Froude.
Modelo Hidráulico. Resultados de la Simulación
44
A continuación se muestra un cuadro resumen de los resultados obtenidos:
Seccion Y1 V Froude Ys/Y1 Ys (m)
5033 5.22 2.98 0.42 0.81 4.21
4896 5.34 1.49 0.21 0.75 4.00
4734 5.63 2.28 0.31 0.77 4.34
4603 4.72 4.77 0.70 0.95 4.47
4466 3.84 3.8 0.62 0.90 3.45
4294 5.05 0.8 0.11 0.74 3.72
4221 4.48 2.77 0.42 0.81 3.61
4054 4.56 3.77 0.56 0.87 3.97
3896 5 1.34 0.19 0.75 3.73
3700 4.05 3.93 0.62 0.90 3.65
3560 4.31 4.39 0.68 0.93 4.01
3492 2.98 5.41 1.00 1.17 3.49
3422 5.49 3.15 0.43 0.81 4.45
3391 3.42 6.5 1.12 1.28 4.39
3385 3.76 9.53 1.57 1.81 6.82
3379 5.48 2.9 0.40 0.80 4.38
3326 5.32 3.39 0.47 0.83 4.40
3276 5.05 4.05 0.58 0.88 4.42
3212 3.96 4.75 0.76 0.99 3.90
3091 3.25 7 1.24 1.41 4.57
2974 4.25 4.64 0.72 0.96 4.07
2819 4.25 5.44 0.84 1.04 4.43
2628 4.24 2.88 0.45 0.82 3.47
2464 4.39 4.73 0.72 0.96 4.21
2328 5.26 3.56 0.50 0.84 4.41
2221 4.76 3.36 0.49 0.84 3.98
2083 4.6 2.92 0.43 0.81 3.74
1961 4.41 4.52 0.69 0.94 4.14
1831 5.25 3.64 0.51 0.84 4.43
1671 5.92 2.11 0.28 0.76 4.52
1543 4.56 3.74 0.56 0.87 3.96
1441 4.86 2.45 0.35 0.79 3.82
1334 4.27 2.59 0.40 0.80 3.42
1134 4.01 1.7 0.27 0.76 3.06
1007 4.2 4.66 0.73 0.96 4.04
938 5.7 2.8 0.37 0.79 4.51
815 4.34 1.47 0.23 0.75 3.27
703 4.65 1.16 0.17 0.74 3.45
524 5.86 0.97 0.13 0.74 4.32
365 5.85 1.01 0.13 0.74 4.32
253 6.57 0.67 0.08 0.73 4.82
Figura 6-19: Tabla Erosiones en Muros Longitudinales
45
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Cabe reseñar que el máximo valor obtenido es de 6,82 en la sección 3385, situada entre los Puentes 1 y 2, justo
tras el salto 2, zona donde también se producía la máxima erosión en el estudio del CEDEX.
Finalmente añadir que para estas erosiones, el CEDEX ya planteó una solución que se aplicó durante el
proceso constructivo, la cual era proteger el pie del muro con una escollera igual a la que tenía el muro
izquierdo, y se comprobó que la erosión de la sección se separaba del muro hacia el centro del lecho. Por tanto,
no se propondrán nuevas medidas para combatir estas erosiones.
Análisis de Alternativas
46
7 ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS
A continuación plantearemos distintas alternativas para solucionar los problemas detectados en el apartado
anterior. Comenzaremos con el problema más grave, aquél detectado en el Puente 3, e iremos avanzando de
aguas abajo hacia aguas arriba, terminando por la protección de los puentes.
A la hora de elaborar las soluciones a los problemas, obviaremos por motivos medioambientales las
alternativas que se basen en reducir la rugosidad del lecho (a parte de la limpieza mencionada en el apartado
6.1), ya que se considera que esto ya se realizó a la hora de construir el encauzamiento. Se evitará, por tanto,
soluciones como el hormigonado del lecho o la realización de un canal con materiales artificiales.
7.1 Problemas Derivados del Puente 3.
Como vimos en el apartado anterior, el Puente de la Carretera de Cabo de Gata genera una cantidad de
problemas. Las soluciones para la entrada en carga del puente quedan fuera del alcance del proyecto, y se
tratará de poner solución a los problemas de vertidos. Para solucionarlos se plantean alternativas:
7.1.1 Eliminación del Puente.
Se plantea la posibilidad de demoler el puente para, posteriormente, construir uno que se adapte a las
necesidades del encauzamiento.Se trata de una solución drástica y muy costosa económicamente pero que
pondría fin a muchos de los problemas generados.
Para evaluar el buen funcionamiento de esta opción se realiza una simulación en HecRas con la geometría
inicial en la que se ha eliminado el Puente 3.
Figura 7-1: Comparación Sección 524. Con/Sin Puente, Respectivamente
Figura 7-2: Comparación Sección 365. Con/Sin Puente Respectivamente
47
47
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 7-3: Comparación Sección 253. Con/Sin Puente, Respectivamente
Como podemos observar de las capturas tomadas, la eliminación del puente reduce considerablemente los
problemas en sus secciones anteriores. Se eliminan los vertidos por su margen izquierdo pero se siguen
produciendo inundaciones por el margen derecho.
Ante el enorme coste económico de esta solución y la inefectividad de la misma por su margen derecho, se
decide descartar la eliminación del puente.
7.1.2 Aumentar la sección hidráulica.
Otra opción sería aumentar la sección hidráulica, para ello habría que realizar una excavación a lo largo de las
secciones afectadas por la sobreelevación de la lámina de agua. Además, esta solución tendría que venir
acompañada por una adaptación de la cimentación de muros, pilas y estribos a la nueva cota de rasante, así
como la escollera de protección de los muros verticales.
Para simular la excavación se ha reducido manualmente en HecRas la cota del lecho de las 3 secciones
afectadas. Además, se ha interpolado con una distancia de 10 metros entre secciones el espacio entre la
primera sección excavada (524) y la inmediatamente anterior (703).
La cantidad de la excavación se ha fijado en 3 metros, ya que es el máximo que permite el lecho del río sin
entrar en alturas negativas de la cota del lecho. Esto provoca que la hipótesis de que las mareas no afectan
queda eliminada. Por tanto, además de realizar la interpolación de secciones se cambia la condición de
contorno aguas abajo, que queda establecida como cota de la lámina de agua igual a 1,6 m:
Figura 7-4: Nuevas Secciones.
Una vez realizada la simulación se saca la conclusión de que se suprimen la mayoría de los vertidos salvo en
los metros finales (sección 253).
Análisis de Alternativas
48
Figura 7-5: Secciones 524, 365 y 253 Tras excavación.
Esta solución corresponde una obra de gran envergadura en la que el movimiento de tierras provoca la
necesidad de realización de fuertes cambios estructurales. Por otro lado, no sabemos si la sección que creamos
es estable o se va a ir llenando de sedimentos hasta alcanzar un perfil de equilibrio que debería asemejarse al
actual, por lo que sería necesario un estudio más exhaustivo de evolución del lecho del río a largo plazo.
Además, reducir a cota 0 el lecho del río no sólo provocaría la entrada de agua marina, sino que también puede
afectar al acuífero detrítico que hay bajo el lecho, y que llegaba cotas ligeramente negativas una vez alcanzado
el delta. Una obra de este calibre debería poder solucionar por completo los problemas de vertidos y, sin
embargo, se siguen produciendo desbordamientos por el margen derecho. Por motivos económicos,
medioambientales y de ineficacia, se decide descartar esta solución.
7.1.3 Construcción de Motas.
Como vimos en el apartado 3 y como se hace notar en los planos, a ambos lados del encauzamiento podemos
encontrar explanadas en las que se puede plantear la realización de una mota con la altura necesaria para paliar
las inundaciones. A la izquierda, esta explanada se encuentra justo tras el muro del encauzamiento y tiene una
cota constante de 8 metros, mientras que en el margen derecho se encontraría tras el Parque del Andarax. Con
una cota variable entre 8 y 7 metros Estos terrenos son calificados por el PGOU de Almería como “terreno no
urbanizable por uso forestal prioritario y como terreno inundable”. Supondremos que podemos situar la mota
en este terreno, aunque sería precisa la consulta y coordinación con el Ayuntamiento.
49
49
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
La mota necesaria tiene una cota superior de 11 metros en el punto más alto por lo que tiene una altura en
ambos márgenes de 3 metros. La mota es de tipología mota de materiales sueltos, con nucleo de arcilla
protegida por escolleras por el lado del flujo. Los taludes de la mota tienen una pendiente de 3-1 y la
coronación una anchura de 4 metros.
El hecho de que los vertidos se produzcan por un recrecimiento de la lámina de agua, obligado por el puente, y
no por la falta de sección hidráulica nos lleva a pensar que podemos colocar la mota en cualquier punto de la
sección transversal, y no necesariamente sobre el muro del encauzamiento.
Para calcular la estabilidad del talud de escollera se debe buscar un coeficiente de seguridad para una escollera
dada, en nuestro caso:
Datos Escollera φ 40 Grados Ángulo Rozamiento interno
θ 18.5 Grados Ángulo Del Talud
λ 0.003 Radianes Ángulo Pendiente del terreno
D50 0,80 Metros Diámetro de la Escollera
Figura 7-6: Datos Generales de la escollera.
Para calcular la estabilidad del talud de la escollera recurriremos a la formulación de Simons y Senturk,
obtenida de lapublicación: HDS-6, River Engineering for Highway Encroachments:
En primer lugar se calcula el valor de la tensión tangencial provocada por el agua:
Con la densidad igual a 1000 kg/m3 y la velocidad, leída directamente sobre la simulación de Hecras (con las
motas ya incluidas) en el punto más desfavorable, de 2,80 m/s se obtiene un valor para τ0 de 109.
Este valor lo introducimos en la siguiente ecuación junto con el peso específico de la roca (2,65 tn/m3) y con
el peso específico del agua γ=g*1000=10000:
Obteniento un valor de η de 0,23. Con este valor, introduciéndolo en la siguiente ecuación obtenemos β=16.9º:
Con η y β entramos en la siguiente ecuación para obtener η’:
Obtenemos un valor de η’ de 0,15 que, finalmente, introducimos en la ecuación del coeficiente de seguridad:
Obteniendo un valor de: 1,85 >1,5 por lo que la escollera es válida.
Análisis de Alternativas
50
Figura 7-7: Sección Transversal de la Mota.
En el plano “Perfil Transversal de la Mota” se puede ver como quedan distribuidas las partes de la misma.
Además, en el plano Planta General: Estructuras Finales, se puede ver la colocación y el trazado de ambas
motas. Cabe destacar que con esta mota y este trazado, el parque se seguiría inundando con las avenidas de 50,
100 y 200 años, pero para evitar esa inundación habría que construir una mota que prácticamente ocupara todo
el parque, destruyendo con una obra las estructuras que queremos proteger, o la construcción de un muro
vertical de hormigón de más de 2,5 sobre el muro del encauzamiento en un recorrido de casi 500m. Las
cimentaciones necesarias para dicho muro y el coste que llevaría realizarlo nos lleva a la conclusión de que, al
no poner en riesgo la vida de personas ni propiedades privadas o negocios, se permita la inundación del parque
y se construya la mota tras el.
Figura 7-8: Imagen en Planta, Trazado de las Motas.
7.2 Problemas en la Zona del Salto 4 y 5.
En el apartado 6 vimos como se producían vertidos en la zona del parque del Andarax en el margen derecho y
en los alrededores de la EDAR “El Bobar” en el margen izquierdo.
Primero comencemos con el margen derecho. Como hemos visto en el apartado anterior, vamos a permitir que
el parque del Andarax se inunde para los periodos de retorno de 50, 100 y 200 años. Por ello, se va a
desestimar la construcción de nuevas defensas en este tramo, dado que no se inunda el centro polideportivo,
situado aguas arriba de la zona de parque inundada.
En cuanto al margen derecho, un muro vertical de hormigón sería suficiente para retenerla inundación de 200
años salvo en las secciones 1671, 1134 y 815, en las cuales si se retendría la inundación de 100 años de
periodo de retorno. Esto es normal dado que el CEDEX auguraba láminas de agua por encima de 1,8 metros
de altura sobre el muro:
51
51
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
Figura 7-9. Secciones 1134 y 815. Con mota sin Excavación. T-100 y T200.
En este caso se plantean 3 hipótesis: Proteger la zona de invernaderos para una avenida de periodo de retorno
de 100 años con un muro vertical de hormigón, realizar un muro más alto (de 2,5 m) que requiere de
expropiaciones considerables para la cimentación de un muro de ese calibre además de un estudio más
exhaustivo que inclya el impacto visual de un muro de esa altura frente a los invernaderos, o realizar una
solución mixta que incluya el muro de 1,5 metros acompañado de una reducción de la cota del lecho de 1
metro en las secciones donde desborda, en las que habría que colocar un método de fijación de rasante (un
nuevo salto de agua o agrandar los existentes) para evitar que la excavación realizada se acabe llenando de
sedimentos.
Con el programa HecRas, de una forma similar a como se realizó en el apartado 7.1.2, se ha realizado la
simulación de esta solución mixta. Se requieren estudios mucho más completos para adoptar una solución de
este calibre que el aquí realizado, como la afección que esta excavación tendría sobre las cimentaciones del
muro, los costes económicos y la posibilidad real o no de incluir estos nuevos saltos de agua al trazado.
Figura 7-10: Nuevas secciones de simulación. Interpolación cada 20 m.
Tras la realización de la simulación se percibe como no sólo no ha desaparecido el problema, sino que se ha
propagado hacia otras secciones como la 938:
Figura 7-11: Sección 938 con Mota y Excavación. Avenita T100-T200
Por ello se desestima esta solución, adoptando únicamente el muro de 1,5 m, que protege las secciones desde
el PK 1631 hasta el 703 para una avenida de 100 años y se aconsejaría a las autoridades pertinentes el
planteamiento de si se pueden hacer actuaciones aguas arriba del encauzamiento, con el fin de laminar mejor la
avenida y así reducir el caudal punta que nos llega al encauzamiento.
En el plano sección transversal muro se puede ver un perfil transversal del muro de 1,5 metros junto con su
cimentación.
Análisis de Alternativas
52
7.3 Vertidos en El Puche
Como podremos recordar del apartado 6, la barriada de “El Puche” sufre vertidos en dos zonas, un
descampado, ocupado por un aparcamiento, que separa la propia barriada del polígono “Sector 20”, y el centro
vecinal “El Puche”. Para el caso del descampado, a falta de comprobar si se prevén nuevas construcciones en
el futuro, no se tomarán medidas especiales ya que no se inunda ninguna zona de especial interés.
En el caso del complejo vecinal, un muro vertical de hormigón de una altura de 1 metro y una longitud de 90
metros sería suficiente para detener esa crecida. Debido a la simplicidad de este muro y a la imposibilidad de
colocar una mota de tierra por falta de espacio, no se han estudiado más alternativas.
7.4 Zona Anterior a Puente 1. Margen Izquierdo.
En este caso ocurre algo similar a lo que vimos en el caso 7.2, con una salvedad, en este caso el muro de metro
y medio sí retiene la inundación de un periodo de retorno de 200 años. Por tanto, y ante la falta de espacio para
la colocación de una mota de tierra, se decide optar por ésta solución como la óptima.
Figura 7-12: Sección 3560 con Muro de Protección Margen Izquierdo y Derecho (complejo vecinal)
Este muro recorrería todo el margen izquierdo del río y desde el PK 5+125 hasta el Puente 1, situado en el PK
3 + 408.
La tipología de muro y cimentaciones es la misma que la vista en el apartado 7.2 y se encuentra detallada en el
Plano Sección Transversal Muro.
7.5 Zona Inicial Encauzamiento
En el apartado 6 vimos como en la zona inicial del encauzamiento se producían vertidos en el margen derecho.
Además, debido a la mala calidad de las secciones, vimos que era difícil de saber la altura de la lámina de agua
que sobresalía del muro.
Adoptamos el valor obtenido por el CEDEX de 1 m y lo solucionamos con la realización de un muro vertical
de hormigón de 1,5 m con la misma tipología que los vistos en el apartado 7.2 y 7.4.
7.6 Erosión en los Puentes
Como se vio en el apartado 6, se producen fuertes erosiones locales en los puentes que ponen en peligro el
buen funcionamiento de las cimentaciones, poniendo en riesgo la integridad estructural de los puentes. Para
luchar contra este problema, el CEDEX propone cubrir con una banda de escollera de 2 tn todo el ancho de
cada puente, con resguardos de más de 3 metros en cada uno de ellos.
Nosotros consideramos que esta solución está sobredimensionada y planteamos la posibilidad de proteger
53
53
Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
únicamente los elementos susceptibles de recibir erosión, las pilas y los estribos, con anillos protectores
localizados en estas zonas.
Para ello, calcularemos el diámetro de escollera necesaria para proteger la pila de cada puente, ya que es el
elemento en el que la velocidad del agua es más fuerte y, por tanto, en el que la necesidad de la escollera es
mayor. Con este diámetro diseñaremos un anillo protector de un espesor del doble al de la escollera obtenida y
con una altura igual a su espesor.
La formuclación utilizada para estos cálculos ha sido la ecuación estándar de Ibash, obtenida del libro
Evaluating Scour at Bridges:
Donde D50 es el tamaño de la escollera, K es 1 para vigas con acabado circular, V es la velocidad del agua, g el
valor de la gravedad (Tomado 9,8) y Ss el peso específico del material de la escollera (2,65 tn/m3).
Con todo esto el valor obtenido del diámetro de las escolleras es:
Puente 1: 0,55 m
Puente 2: 0,85 m
Puente 3: 0,65 m
En los planos se puede encontrar el detalle de los anillos protectores en pilas y estribos para los 3 puentes.
Conclusiones Finales
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8 CONCLUSIONES FINALES
En el siguiente apartado pasamos a enumerar, de forma resumida, las conclusiones tomadas una vez evaluado
y alnalizado el modelo hidrodinámico y las distintas alternativas que se han planteado:
Es necesaria una limpieza del lecho del río con el fin de volver a unas condiciones similiares a las
alcanzadas cuando se terminó, ya que la rugosidad que aporta la vegetación y los desechos provoca
inundaciones para avenidas de alta frecuencia (periodo de retorno de 10 años)
Una vez alcanzada esas condiciones, el encauzamiento funciona correctamente para periodos de
retorno entre 50 y 100 años salvo en zonas puntuales, como el puente de la Carretera de Cabo de Gata
o las inmediaciones de la EDAR El Bobar.
Se producen vertidos provocados por una elevación de la lámina de agua a consecuencia del mal
funcionamiento del Puente 3. Se ha planteado como solución la construcción de motas en terrenos
adyacentes.
Se producen desbordamientos a lo largo del margen izquierdo en casi toda la longitud del
encauzamiento. Se ha propuesto la construcción de muros verticales de hormigón de 1,5 metros de
altura en las zonas afectadas. Este muro protegería todo el margen para avenidas de 100 años de
periodo de retorno aunque se siguen produciendo vertidos localizados en las inmediaciones de la
EDAR El Bobar para avenidas de periodo de retorno superiores a 200 años. Se aconseja informar a las
autoridades pertinentes con el fin de buscar soluciones alternativas, como una mejor laminación aguas
arriba del encauzamiento.
Se producen vertidos en la barriada El Puche en dos zonas, una de descampado que se dejan sin
protección adicional, y en la zona del complejo vecinal “El Puche”, el cuál será protegido con un
recrecimiento de un metro del muro del encauzamiento.
Se producen inundaciones en la zona del polígono industrial Sector 20 como consecuencia de una
falta de sección hidráulica al inicio del encauzamiento. Se propone la construcción de un muro de 1,5
metros de hormigón.
Se producen fuertes erosiones locales en pilas y estribos de los puentes 1, 2 y 3. Se propone la
colocación de anillos de escollera con D50 0,55 0,86 y 0,65 metros, respectivamente. Estos anillos se
colocarían en las zonas susceptibles de recibir erosión (pilas y estribos) y tendrían un espesor y una
profundidad del doble del diámetro de la escollera colocada en cada caso.
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Estudio de Inundabilidad del Encauzamiento del Río Andarax en su Desembocadura y Afección a
Infraestructuras Existentes
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