Estimación de Caudales del Caudales del Rio IbareMarco MejillonesHidroelectrica Boliviana S. A.Octubre 2013
Estimación de Caudales del Rio Ibare
1. Introducción
2. Características de la cuenca
3. Datos Hidrológicos
4. Estimaciones de caudales
5. Eventos hidrológicos extremos5. Eventos hidrológicos extremos
6. Conclusiones
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare2
1. Introducción• Bolivia se beneficia de una diversidad de
climas y relieves que fundamentan su potencial hídrico e hidroeléctrico.
• Cuencas (pequeñas) alto-andinas con elevada pendiente, donde se puede generar grandes caídas artificiales de agua; como en los grandes ríos amazónicos con poca pendiente pero con enormes caudales.grandes ríos amazónicos con poca pendiente pero con enormes caudales.
• El presente trabajo:
Adquisición de información cartográfica, mapas hidrográficos.
Recopilar la información hidrológica del área de estudio, tratamiento y elaboración de datos en base a la información existente.
Estimar la oferta de agua en series y caudales máximos.
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare3
2. Características de la cuenca• Bolivia, cuencas:
Altiplano: 13.2 %
Rio de La Plata: 20.9 %
Rio Amazonas: 68.9 %
• La cuenca del Rio Mamorecomprende un área de 241,660 km².241,660 km².
• La cuenca del Rio Ibare: 5,864 km². Longitud del rio de: 278 km.
• Cuenca del Rio Ibare:
Provincias Marban, Cercado y Mamore.
• La diferencia de relieve:
altitud 192 msnm y 153 msnm.
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2. Caracteristicas de la cuenca• El Rio Ibare llega a formar
parte de uno de los afluentes del rio Mamore
• Geomórficamente se caracteriza, por ser combinado entre meandriforme a rectilíneo.
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3. Datos Hidrológicos
Estación Ubicación Altura msnm
Periodo Disponible Latitud Sur Longitud Oeste Rio Depto Provincia Desde Hasta
Puerto Almacén (SNHN)
14° 52’ 14’’ 64° 58’ 03’’ Ibare Beni Cercado 152.8 01/01/1995 31/12/2011
Puerto Almacén (SENAMHI)
14° 52’ 14’’ 64° 58’ 03’’ Ibare Beni Cercado 152.8 05/11/1986 01/04/2008
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare6
(SENAMHI) Loma Suarez (SNHN)
14° 45’ 49’’ 64° 57’ 47’’ Ibare Beni Cercado 157.0 01/12/1997 31/12/2011
Camiaco (SENAMHI)
15° 20’ 22’’ 64° 51’ 26’’ Mamore
Beni Marban 160.0 29/03/1986 23/10/2011
3. Datos Hidrológicos – Estación Puerto
Almacén (SNHN)
144.0
146.0
148.0
150.0
152.0
154.0
156.0
Niv
el (
m)
Nivel diario - Estación Puerto Almacén (SNHN)
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140.0
142.0
01
/01
/19
95
01
/07
/19
95
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/01
/19
96
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96
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/01
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97
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97
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/01
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98
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/19
98
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/01
/19
99
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/19
99
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00
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00
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01
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02
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/07
/20
02
01
/01
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03
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03
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04
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01
/07
/20
05
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06
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01
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07
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08
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09
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10
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10
01
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/20
11
01
/07
/20
11
Tiempo (dias)
• La Estación Puerto Almacén, localidad de Villa Mayor “Pedro Vaca Diez”, en el margen derecho del río Ibare.
• Registró la variabilidad de niveles, con respecto al nivel barranco (NB) hasta el 20/12/2004. En fecha 21/12/2004, se implementó en la estación, el sistema óptico de medición de niveles.
• En la grafica de niveles, se aprecia un descenso en los años 2002 a 2004.
3. Datos Hidrológicos – Estación Loma
Suárez (SNHN)
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
Niv
el (
m)
Nivel diario - Estación Loma Suarez (SNHN)
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare8
• La Estación de “Loma Suárez” se encuentra en la Provincia Cercado, en el margen derecha del río Ibare, dentro de la jurisdicción de la Escuela de Sargentos de la Armada “Reynaldo Zeballos”.• Se reportan niveles diarios al SNHN. La Estación registró los niveles, referidos al nivel barranco (NB).
-1.2
-1.0
-0.8
01
/12
/19
97
01
/06
/19
98
01
/12
/19
98
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99
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00
01
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00
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03
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04
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05
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06
01
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06
01
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07
01
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/20
07
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01
/12
/20
08
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/20
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01
/12
/20
09
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/20
10
01
/12
/20
10
01
/06
/20
11
01
/12
/20
11
Tiempo (dias)
3. Datos Hidrológicos – Consistencia de
niveles
• Análisis de doble masa
Una forma usual de detectar periodos donde se han producido posibles errores, los cuales se observan en forma de quiebres en la pendiente de la
y = 269.6x + 18892
R² = 0.9987
600,000
700,000
800,000
900,000
Pu
ert
o A
lma
ce
n (
SN
HN
)
Doble Masa
Curva Acumulada Linear (Curva Acumulada)
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare9
quiebres en la pendiente de la curva.
En la grafica no se observan quiebres significativos, esto significa que no hubo una causa para que la pendiente de la curva cambie.
0
100,000
200,000
300,000
400,000
500,000
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000
Pu
ert
o A
lma
ce
n (
SN
HN
)
Loma Suarez (SNHN)
4. Estimación de caudales – Estación
Puerto Almacén (SNHN)
Formula para canales abiertos:
Donde:
]1[1 3/2 sARn
Q=
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare10
Donde:
Q: caudal
AR2/3: factor de sección para el cálculo de flujo (elementos geométricos). A es el área mojada y R el radio hidráulico.
s: pendiente de la superficie del agua
n: coeficiente que representa la rugosidad del canal, conocido como coeficiente de rugosidad
4. Estimación de caudales – Estación
Puerto Almacén (SNHN)
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare11
Area 1
Area 2
4. Estimación de caudales – Puerto
Almacén
1,300
1,400
1,500
1,600
1,700
1,800
1,900
2,000
2,100
2,200
150
155
160
Ca
ud
al
m3
/s
Rio Ibare - Puerto AlmacenVariable Valor
s, pendiente de la
superficie de agua
0.01%; semejante
a: Balcázar, H.
Eduardo. 2008.
n, coeficiente que
representa la
rugosidad del
canal, conocido
0.033; corriente
natural, sinuoso
algunos charcos y
escollos, limpio:
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare12
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,000
1,100
1,200
130
135
140
145
01
/01
/19
95
01
/07
/19
95
01
/01
/19
96
01
/07
/19
96
01
/01
/19
97
01
/07
/19
97
01
/01
/19
98
01
/07
/19
98
01
/01
/19
99
01
/07
/19
99
01
/01
/20
00
01
/07
/20
00
01
/01
/20
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01
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01
01
/01
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01
/07
/20
02
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/01
/20
03
01
/07
/20
03
01
/01
/20
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01
/07
/20
04
01
/01
/20
05
01
/07
/20
05
01
/01
/20
06
01
/07
/20
06
01
/01
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07
01
/07
/20
07
01
/01
/20
08
01
/07
/20
08
01
/01
/20
09
01
/07
/20
09
01
/01
/20
10
01
/07
/20
10
01
/01
/20
11
01
/07
/20
11
Ca
ud
al
m3
/s
Niv
el m
Nivel PtoAlmacen (SNHN) Caudal Pto Almacen
canal, conocido
como coeficiente
de rugosidad
escollos, limpio:
Villon, M. 2011.
Concordante con
Balcázar, H.
Eduardo. 2008.
AR2/3: factor de
sección para el
cálculo de flujo
En función del
nivel, según perfil
topográfico.
5. Eventos hidrológicos extremos
• Uso del Análisis de Frecuencias
• Series Estadísticas y Períodos de Retorno
Año Fecha Qmax [m3/s]
1995 02/03/1995 880
1996 26/02/1996 966
1997 03/03/1997 1151
1998 19/03/1998 1046
1999 24/02/1999 1016
2000 25/03/2000 279
2001 27/03/2001 465
2002 07/04/2002 332
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare13
2002 07/04/2002 332
2003 18/03/2003 160
2004 16/04/2004 115
2005 17/03/2005 318
2006 25/01/2006 760
2007 27/02/2007 1320
2008 12/02/2008 1585
2009 03/04/2009 855
2010 15/02/2010 1929
2011 12/03/2011 647
5. Eventos hidrológicos extremos –
Caudales Maximos
• Para la determinación de los caudales máximos de crecidas se empleó el software HidroEsta
• Distribuciones, Gumbel
Tr (Años)Gumbell
Qmax [m3/s]
1.25 1,231
2 1,462
5 1,917
10 2,256 2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
Ca
ud
al [
m3/
s]
Qmax [m3/s] Gumbel
Qmax [m3/s] …
• Distribuciones, Gumbely Nash.
• El valor empleado es aquel que resultó mayor en los métodos indicados para el período de retorno exigido, Gumbell.
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare14
15 2,456
20 2,598
50 2,598
50 3,051
100 3,393
0
500
1 000
1 500
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101
Ca
ud
al [
m3/
s]
Tiempo [anhos]
5. Eventos hidrológicos extremos –
Inundaciones del Rio Ibare (SNHN)>155
m,
2010
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare15
• El Rio Ibare presenta riesgo de inundación en niveles mayores a 152.8 m (NB); equivalente a 1,150 m3/s (según los caudales estimados).
• Niveles superiores a este, se presentaron en las gestiones 2007, 2008 y 2010
5. Eventos hidrológicos extremos –
Análisis de crecidas
• HEC – RAS- Rugosidad
- Topografía y Batimetría
- Caudal de Calculo
• Salidas del HEC –
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare16
• Salidas del HEC –RAS
- Secciones Transversales
5. Eventos hidrologicos extremos –
Analisis de crecidas
152
154
156
158
Ibar2 Plan: P lan 01 05/03/2013
Legend
EG 100 años
WS 100 años
EG 50 años
WS 50 años
EG 20 años
WS 20 años
EG 15 años
WS 15 años
.03
.033 .03
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare17
0 50 100 150 200 250140
142
144
146
148
150
Station (m)
Ele
vatio
n (
m)
WS 15 años
EG 10 años
WS 10 años
EG 5 años
WS 5 años
EG 2 años
WS 2 años
EG 1.25 años
WS 1.25 años
Ground
Bank Sta
≈156 m; 20 años
6. Consideraciones finales• En base a los datos de niveles y la sección transversal del rio Ibare se estimo
los caudales diarios para el periodo de 1995 al 2011. Se vislumbra, marcados escenarios de épocas de lluvia y estiaje. Es decir, en periodos húmedos los caudales son muy altos y en épocas de estiaje los caudales son muy bajos , casi nulos. Época Q m3/s
Prom. Estiaje (Jun a Sep) 42.82
Prom. Avenida (Ene a May & 355.45
• Se estimo los caudales de crecidas y periodos de retorno, considerando el método de Gumbell
• Por otra parte, la zona de estudio es propensa a inundaciones y se debe tener en cuenta opciones de remediación. Sería necesario rellenar el terreno con un terraplén de modo que la cota final sobre la que se construya esté por encima de la cota de inundación; por ejemplo, para un período de retorno de 20 años se estima un nivel aproximado de 156 m.
27/10/2013 Estimación de Caudales del Rio Ibare18
Prom. Avenida (Ene a May &
Oct a Dic)
355.45
Prom. Total 251.24
7. Referencias Bibliograficas• [1] Servicio Nacional de Hidrografía Naval (SNHN). 2007. Hidrografía de Bolivia, 2da Edición. La Paz-Bolivia.
• [2] Balcázar, H. Eduardo. 2008. Hidrología y Dinámica Fluvial de la cuenca del Rio Mamore. Cochabamba-Bolivia.
• [3] Villon, M. 2011. Hidrología. Editorial Villon. Lima-Perú.
• [4] Ven Te Chow 1994. Hidráulica de Canales Abiertos. McGraw Hill, Interamericana.
• [5] Memoria Hidrométrica 2001-2010. 2011 [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012]. Disponible en la Web: http://www.rree.gob.bo/webmre/Documentos//d453.pdf
• [6] Diagnostico Trinidad. 2012 [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012]. Disponible en la Web: www.uabjb.edu.bo/ecominga
• [7] Centro Digital de Recursos de Bolivia (CDRB). 2012. Cambio Climático, Base de Datos para el Modelamiento [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012]. Disponible en la Web: http://essm.tamu.edu/bolivia/cambio_climatico_es.htm
• [8] Formulación de un plan de acción de prevención y gestión de riesgos de inundaciones en las llanuras del Beni. 2009. [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012]. Disponible en la Web: http://www.cuencasbolivia.org/files/formulacionvivirconelagua.pdfDisponible en la Web: http://www.cuencasbolivia.org/files/formulacionvivirconelagua.pdf
• [9] Disponibilidad, uso y calidad de los recursos hídricos en Bolivia. 2002. [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012]. Disponible en la Web: http://www.scribd.com/doc/105255466/RECURSOS-HIDRICOS-DE-BOLIVIA
• [10] Mini centrales Hidroeléctricas. 2006. [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012]. Disponible en la Web: http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_10374_Minicentrales_hidroelectricas_06_d3d056dd.pdf
• [11] Diseñó Hidráulico y Mecánico de la Central Mini hidroeléctrica del Embalse de Valmayor. 2008. [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012]. Disponible en la Web: http://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/486819da9092d.pdf
• [12] Mini hidráulica en el País Vasco. 1995. [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012]. Disponible en la Web: http://www.eve.es/CMSPages/GetFile.aspx?guid=811f3886-0ab2-4a01-ad2b-04cafa707466
• [13] Fotos del Rio Ibare. [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012]. Disponible en la Web: http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=693854
• [14] Discusión del caudal de diseño de una central hidroeléctrica. [en línea]. [Consultado el: 01/12/2012] Disponible en la Web:http://www.linkedin.com/groups/Using-Flow-Duration-Curve-FDC-3698324.S.213214137?trk=group_search_item_list-0-b-ttl&goback=.anb_975457_*2_*1_*1_*1_*1_*1.gmp_3698324.gna_3698324
• [15] Análisis del comportamiento hidrológico. 2013. [en línea]. [Consultado el: 01/03/2013]. Disponible en la Web: http://www.hidronav.org.bo/images/EvalHidro.pdf
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