Hidrologia de Puentes

7/27/2019 Hidrologia de Puentes

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Estudi dinundabilitat dels terrenys del sector SUD-1 de la Seu dUrgell

Annex nm. 3: Extracte de Estudio hidrulico de cauces. EUROESTUDIOS 82

Annex n 3.- Extracte del Estudio hidrolgico e hidrulico de cauces enla Seu dUrgell realitzat per EUROESTUDIOS.


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AYUNTAMIENTO DE

LA SEU DURGELL

ESTUDIO HIDROLGICO E HIDRULICO DE

CAUCES EN LA SEU DURGELL

euroestudios, s.a.in enieros de consulta DICIEMBRE 2000


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MEMORIA


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INFORME

NDICE

1. INTRODUCCIN

2. ESTUDIO HIDROLGICO

3. ESTUDIO HIDRULICO3.1. Modelizacin de la llanura de inundacin

3.2. Resultados

4. ZONAS DE INUNDACIN

5. ORDENACIN DE ZONAS INUNDABLES

FIGURAS


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1. INTRODUCCIN

Con objeto de facilitar la redaccin de la Revisin del Plan General de Ordenacin Urbanadel municipio de La Seu dUrgell, se ha realizado un estudio hidrolgico e hidrulico delos cauces de los ros Segre y Valira dentro del Trmino Municipal (Figura N 1).

Finalmente, se han delimitado las zonas inundables correspondientes al Dominio PblicoHidrulico y a las avenidas de 100 y 500 aos en los ros Segre y Valira dentro delmunicipio, y se han propuesto unos criterios para las zonificaciones de las reas inundablesa efectos tanto de proteger el rgimen de corrientes como de evitar daos importantes.

2. ESTUDIO HIDROLGICO

El objeto de los clculos incluidos en este estudio, ha sido el de establecer con la mayorprecisin posible, la mxima crecida ordinaria y las avenidas de 100 y 500 aos de perodode retorno en las cuencas vertientes de los ros Segre y Valira hasta La Seu dUrgell.

Como datos de partida se han tomado las series de caudales mximos instantneosregistrados cada ao en la estacin de aforos N 22, que mide los caudales del ro Valira enLa Seu dUrgell, y la N 23, situada en el puente de La Palanca, que recoge los caudalesdel ro Segre en La Seu dUrgell.

Estos registros abarcan desde el ao hidrolgico 1948/49 hasta el 1998/99, siendo el caudalmximo instantneo registrado de 549 m3/s en la estacin N 22 (del ro Valira), y de 672m3/s en la estacin N 23 (del ro Segre).

En la Figura N 2 se reflejan los caudales mximos instantneos registrados en la estacinN 22; en la Figura N 3, los de la estacin N 23, y en la Figura N 4 los de las dosestaciones conjuntamente.

Segn el Reglamento del Dominio Pblico Hidrulico que desarrolla la Ley de Aguas, seconsidera como caudal de la mxima crecida ordinaria la media de los mximos caudalesanuales, en su rgimen natural, producidos durante diez aos consecutivos, que seanrepresentativos del comportamiento hidrulico de la corriente.

Se ha seleccionado el perodo comprendido desde el ao 1952-53 hasta el ao 1961-62 en

el ro Valira, y desde el ao 1949-50 hasta el ao 1958-59 en el ro Segre, obtenindose lossiguientes resultados:

RO Caudal de la mxima crecida ordinaria(m3/s)

Valira 130Segre 120

Para estimar los caudales mximos probables asociados a los perodos de retorno de 100 y500 aos, a cada una de las series se le han ajustado diversas distribuciones maximales

para determinar la que mejor se ajusta a cada estacin. En concreto, se han considerado lasdistribuciones de Gumbel, Log-Pearson Tipo III y Pearson II.Para cada estacin se han realizado diversos anlisis de tipo estadstico (valores extremos,


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medios, desviacin tpica, coeficiente de sesgo, coeficiente de variacin, curtosis, etc.),adems de los ajustes con las distribuciones citadas que han proporcionado los valores

probables para los perodos de retorno considerados.

Para cada uno de los ajustes se ha seguido la metodologa recomendada por las diferentes

publicaciones hidrolgicas, que se relacionan a continuacin:

- Gumbel.-KOTTEGODA, N.T. (1.980), "Stochastic Water ResourcesTechnology", McMillan Press Ltd., Londres, 1.980.

- Log-Pearson Tipo III y Pearson II.- U.S. WATER RESOURCESCOUNCIL (1.981), "Guidelines for determining flood frequency".Washington, septiembre de 1.981. BOWERS, C.E. y OTROS (1.971),"Computer program for statistical analysis of annual flood data by the log-Pearson type III method". Water Resources Research Center, University ofMinnesota, julio de 1.971.

La metodologa general seguida con ciertas variantes, para cada tipo de ajuste, es lasiguiente:

a) Seleccin de los datos tiles para el perodo que se ajusta.b) Ordenacin de los datos de mayor a menor.c) Asignacin de la probabilidad o perodo de retorno observado, con distinto valor

segn el tipo de ajuste:. Gumbel, T = N + 1/m, posicin de Weibul (T = perodo, m = nmero de

orden y N = nmero total de valores).

. Log-Pearson tipo III y Pearson II, T = (N+0,12)/(m-0,44), posicin deGringorten.d) Ajuste de la distribucin terica.

. Gumbel, usando la media y desviacin tpica de la muestra.

. Log-Pearson tipo III y Pearson II, usando la media y desviacin tpica dela muestra y una de tres posibles opciones de asimetra nula, asignadacomo dato a la de la muestra (calculada).

e) Clculo de los valores asociados a los perodos de retorno que se desea.f) Clculo de los mrgenes de confianza del ajuste, para su dibujo.g) Realizacin del test Chi-2. Dividiendo la muestra en un nmero de intervalos

funcin del nmero de datos originales. Se calcula el nivel crtico de

significacin, en %. Si este valor es inferior al nivel de referencia decidido por elusuario, habitualmente el 5%, el ajuste es malo. Hay que observar que si lamuestra tiene menos de unos 20 datos, el test Chi-2 no es fiable.

h) Contraste de la bondad de los ajustes. El mtodo propuesto para contrastar elajuste de las diferentes distribuciones se basa en las recomendaciones delHydrological Committe of the U.S.W.R.C. Este mtodo, preferible a los test de

bondad de ajuste habituales en estadstica, consiste bsicamente en hallar lasdiferencias entre los valores estimados con cada una de las distribuciones tericasy los valores deducidos directamente de la serie de datos registrada en cadaestacin, para perodos de retorno fijos (e inferiores, por supuesto, a la longitud dela serie disponible). El perodo de retorno que corresponde a cada valor de la seriede registros ordenada de menor a mayor, depende de la funcin de distribucinmuestral que se adopte. Por ello, se consideran dos hiptesis: la funcin de


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distribucin muestral de Weibull y la funcin de distribucin muestral deGringorten, que es de aplicacin para otras distribuciones distintas de la deGumbel.

Por ltimo, se obtiene el test de bondad del ajuste

= |dT|

siendo:serieX

serieXestXd

T

TTT ,

,, =

donde:

XT, est = valor mximo (precipitacin o caudal) estimado para cada distribucinterica y perodo de retorno T.

XT, serie = valor mximo deducido interpolando directamente en la serie, paraperodo de retorno T y para cada una de las dos hiptesis (Weibull yGringorten).

Finalmente, se ha obtenido una distribucin ponderada en la que se han desechado losvalores de Pearson II, por no representar un buen ajuste para los perodos de retorno objetode este estudio.

Todo este proceso se hace con el apoyo de hojas de clculo. Los resultados de dichosclculos se recogen en el Apndice n 2 y se resumen en la tabla siguiente.

Caudal mximo instantneo (m3/s)T

(aos)Estacin N 22

(Ro Valira)Estacin N 23

(Ro Segre)50 378 545

100 437 714500 582 1.307

1000 648 1.689

Los resultados del estudio foronmico realizado, se han contrastado con los obtenidosmediante las curvas envolventes de mximas avenidas de la cuenca del Ebro, publicadas

por D. Rafael Heras y que se presentan en la Figura N 4.

En el Cuadro siguiente se recogen estos valores para los ros Segre y Valira en La SeudUrgell.

Q (m3/s)T(aos) Ro Valira Ro Segre

50 583 888

100 687 1.046

500 954 1.395

Aguas abajo de la confluencia los caudales se calculan a partir de los datos de lasestaciones de aforos, haciendo una correlacin de cuencas entre la total hasta la


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confluencia y la del ro Segre antes de su confluencia con el Valira, con lo que se llega alos siguientes resultados:

T(aos)

Q (m3/s) antesde la confluencia

Mxima crecida ordinaria 156100 928500 1.698

3. ESTUDIO HIDRULICO

La determinacin de la altura de la lmina de agua en el cauce asociada a cada caudal, seha realizado a partir del modelo matemtico HEC-RAS (Versin 2.2), Water SurfaceProfiles, River Analysis System, adaptado al entorno Windows, que mantiene la estructurade clculo original del HEC-2, aunque con una presentacin ms flexible y completa. Ladescripcin del modelo se encuentra en el Apndice 1.

Las principales hiptesis asumidas en el modelo HEC-2 son las siguientes:

- Flujo estacionario; por tanto no hay variacin del calado o la velocidad con eltiempo.

- Flujo gradualmente variado. Esto conduce a una distribucin hidrosttica depresiones.

- Flujo unidimensional: la nica componente de la velocidad es en la direccin delflujo.

- Las pendientes deben ser pequeas, menores de 1/10; con ello cos 1 y el caladovertical es representativo de la altura de presin.

- Los contornos son rgidos, no admitindose erosin o sedimentacin en el cauce.

El procedimiento de clculo est basado en la resolucin de la ecuacin de la conservacinde la energa, con prdidas de friccin evaluadas por la frmula de Manning,

procedimiento conocido como Standard Step Method.

La frmula utilizada para el clculo de las prdidas de friccin (frmula de Manning) es lasiguiente:

3

4

HR

vnI =

donde:

I= Pendiente de la lnea de energa, en tanto por unon= Coeficiente de rugosidad de Manningv= Velocidad, en m/sRH= Radio hidrulico, en m

3.1. Modelizacin de la llanura de inundacinLos datos que precisa el modelo HEC-RAS para calcular los niveles de agua en el cauce


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son los siguientes:

a) Tipo de rgimenb) Caudal de clculoc) Definicin geomtrica del cauce, llanura de inundacin y estructuras existentes

d) Parmetros hidrulicose) Condicin de contorno

a) Tipo de rgimen

En los cauces naturales de los ros Segre y Valira en estudio se ha supuesto rgimen lento.El rgimen rpido solo se da en cauces artificiales y rarsimas veces, segn algunosautores; y nunca, segn muchos, en cauces naturales ya que lo que se produce es unasucesin contnua y alternativa de calados crticos, remansos, resaltos, etc. con talesturbulencias que impiden la formacin de un rgimen rpido establecindose por elcontrario un rgimen crtico inestable. Esto viene comentado en el texto Computer-Assisted Floodplain Hydrology and Hydraulics de Danigel H. Hoggan, en un artculo deDouglas J. Trieste titulado Evaluation of Supercritical/Subcritical Flow in High-GradientChannel en el que adems hace referencia a estudios de Dobbie y Wolf (1953) y de Jarret(1984 y 1987), en el texto Guide to Brigde Hydraulics de C.R. Neil, etc. y estcomprobado experimentalmente en laboratorio y en diversos ros y cauces artificiales. As,el modelo matemtico HEC-RAS de los ros Segre y Valira se ha calculado en rgimenlento de forma que todos los calados que se obtienen en l quedan acotados inferiormente

por el crtico correspondiente calculado en cada seccin y siendo asumido cuandoanalticamente se requiere un calado inferior (rgimen rpido), con objeto de representarlas turbulencias y prdidas de energa que en la naturaleza del ro realmente se produciran.

b) Caudal de clculo

Los caudales de clculo son los siguientes:

AGUAS ARRIBA DE LA CONFLUENCIA

Q (m3/s)Ro Valira Ro Segre

Mxima crecida ordinaria 130 120

T = 100 aos 437 714T = 500 aos 582 1307

AGUAS ABAJO DE LA CONFLUENCIA

Q (m3/s)Mxima crecida ordinaria 156T = 100 aos 928T = 500 aos 1.698

c) Definicin geomtrica del cauce y llanura de inundacin y estructuras existentes

Debido a que la topografa 1/1000 existente no se extiende a todo el trmino municipal,faltando la margen izquierda del ro Segre, para definir geomtricamente el cauce y la


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llanura de inundacin se han realizado directamente sobre el terreno una serie de perfilestransversales cada 200 m de encauzamiento en la margen izquierda del ro Segre, en elmismo sistema de coordenadas (x, y, z) que los planos 1/1000 existentes, con el fin decrear un modelo digital a partir de la citada topografa y los transversales.

Las reas de inundacin en esta zona se han representado sobre la topografa 1/5000, perocon la precisin de los perfiles transversales (1/1000).

Entre los puntos de inters en los cuales se han sacado perfiles transversales, cabe citar enel ro Segre: 1 puente entre las secciones 2346-2356 y 1 azud en la seccin 3644, y en elro Valira: 2 puentes entre los perfiles 2696-2704 y 3287-3303 respectivamente.

El estacionamiento de las secciones para el modelo HEC-RAS, se ha realizado partiendodesde aguas abajo hacia aguas arriba, dando perfiles cada 200 m aproximadamente a lolargo de unos 6 Km en el ro Segre y cerca de 5 Km en el ro Valira.

d) Parmetros hidrulicos

El parmetro hidrulico bsico ha sido el coeficiente de rugosidad de Manning. Lasrugosidades consideradas varan segn las zonas:

- Cauce del ro: El coeficiente de Manning que se ha adoptado ha sido0,035 en el ro Valira, y 0,040 en el ro Segre.

- Mrgenes de inundacin: El valor del coeficiente que se ha tomado ha sido 0,045 enel ro Valira, y 0,055 en el ro Segre. Son ms altos que en

el cauce debido a la vegetacin. Representa la dificultadque encuentra el agua para moverse en esa zona.

Las prdidas localizadas por contracciones y expansiones de seccin estn afectadas porcoeficientes de 0,1 y 0,3 respectivamente, en el trmino de velocidad v/2g.

En los puentes estos coeficientes pasan a ser 0,3 y 0,5 respectivamente.

e) Condicin de contorno

La condicin de contorno adoptada es la de normal depth, por lo que se ha introducido lapendiente del cauce en el tramo de aguas abajo, que es igual a 0,007.

3.2. Resultados

En el Apndice 3 se incluyen los resultados de los clculos hidrulicos con el programaHEC-RAS para los caudales correspondientes a la mxima crecida ordinaria, 100 y 500aos de perodo de retorno, en los ros Valira y Segre respectivamente.Estos resultados son los siguientes:

1. Cuadro resumen con la distancia entre secciones, caudal de diseo, cota del fondo delcauce, calado, cota de la lmina de agua, cota del calado crtico, cota de la lnea de


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energa, pendiente de la misma, velocidad media (m/s), rea mojada, tirantehidrulico y nmero de Froude.

2. Esquema del trazado en planta del cauce con las secciones transversales

3. Perspectiva de la lmina de agua en el tramo estudiado

4. Perfil longitudinal del fondo del cauce con la lmina de agua

5. Secciones transversales modelizadas del cauce, con el nmero de Manning y la lminaresultante para el caudal de diseo.

En el Apndice 4 se recogen algunas fotos de la zona del estudio incluyendo los trespuentes y el azud situados en los ros Segre y Valira.

4. ZONAS DE INUNDACIN

Como consecuencia de aplicar los estudios hidrolgicos e hidrulicos mencionados en losapartados anteriores, se han determinado las zonas de inundacin correspondientes a lamxima crecida ordinaria y a las avenidas de 100 y 500 aos en los ros Segre y Valiradentro del Trmino Municipal de La Seu dUrgell.

La prdida de seccin en el encauzamiento del ro Segre debido a la vegetacin aparecidadesde la construccin del mismo, se ha tenido en cuenta en el estudio mediante los perfilesde campo (que reflejan con bastante exactitud la seccin actual) y mediante el nmero de

Manning, ya que se ha adoptado un valor de 0,04 en el cauce de aguas bajas.

En las Figuras 6, 7 y 8 se representan las 3 zonas por separado en el ro Valira, y en lasFiguras 10, 11 y 12 en el ro Segre.

Como sntesis, se recogen las 3 zonas en una misma figura, en el ro Valira en la Figura N5 y en el ro Segre en la Figura N 9, lo que permite hacer un contraste de ambas.

El anlisis de los resultados permite hacer las siguientes consideraciones:

- La mxima crecida ordinaria se mantiene dentro del encauzamiento en el tramo

estudiado del ro Segre, y por consiguiente, el Dominio Pblico Hidrulicotambin.

- La avenida de 100 aos de perodo de retorno permanece en el encauzamiento delro Segre a lo largo de su recorrido por el Trmino Municipal de La Seu dUrgell,excepto en la desembocadura de los canales del Parque Olmpico al ro Segre, cercadel Puente de La Palanca, el cual lo pasa sin llegar a mojar el tablero.

El ro Segre tambin se desborda para la avenida de los 100 aos a partir de suconfluencia con el ro Valira.

- En el ro Segre, la avenida de 500 aos se desborda de forma generalizada a lolargo del tramo estudiado, producindose grandes inundaciones en ambas


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mrgenes, como se puede observar en la Figura N 12. Tambin se inunda el Puentede la Palanca, ya que la cota de su tablero resulta rebasada.

- Para la mxima crecida ordinaria y las avenidas de 100 y 500 aos, el ro Valira sedesborda en las proximidades a la confluencia. Lo mismo sucede para estas dos

ltimas avenidas en el puente ms cercano a la confluencia, el ro se desbordaaunque ambas logran pasarlo sin rebasarlo por coronacin.

5. ORDENACIN DE ZONAS INUNDABLES

La ordenacin de una zona inundable, es una medida no estructural cuyo objetivo es por unlado evitar o reducir los daos directos a los bienes o personas que se van a incorporar alrea inundable (daos propios), y por otro evitar los daos adicionales que se puedan

producir a otros usuarios (daos a terceros) como consecuencia de la alteracin de lascondiciones del flujo de crecida (rgimen de corrientes).

A efectos tanto de proteger el rgimen de corrientes como de evitar daos importantes, espreciso imponer severas limitaciones al uso del suelo que se deben tener en cuenta en elcaso de la Revisin del Plan General de Ordenacin Urbana.

Los criterios que se proponen para la zonificacin de un rea inundable son los siguientes:

1) En la llanura de inundacin se distingue la zona inundable (ZI) que corresponde ala avenida de periodo de retorno de 500 aos.

2) Dentro de la zona inundable se incluye la va de intenso desage, que se determina

de forma que pase por ella la avenida de 100 aos sin producir una sobreelevacinmayor que 0,3 m respecto a la elevacin que se producira con esa misma avenidaconsiderando toda la llanura de inundacin existente. Esta sobreelevacin podrareducirse hasta 0,1 m cuando el incremento de la inundacin produzca graves

perjuicios y adems sean factibles, tcnica y econmicamente, otrosemplazamientos para nuevas construcciones fuera de esa zona, o bien por elcontrario elevarse hasta 0,5 m en aquellos casos de daos reducidos y dificultad

para acondicionar otras reas alternativas de desarrollo dentro de las comunidadesafectadas.

Se tender hacia un ancho mnimo de la va o vas de intenso desage

El concepto de va de intenso desage se corresponde con el de floodway,utilizado por la Agencia Federal de Gestin en Situaciones de Emergencia de losEE.UU, la cual dirige el programa nacional con mayor peso en la gestin dellanuras de inundacin (NFIP). El floodway adoptado por el FEMA fija lasobreelevacin en 0,3 m en todos los casos.

3) Los estudios hidrolgicos e hidrulicos necesarios para la determinacin de lasdistintas zonas deben basarse en las condiciones existentes, tanto en cuanto argimen de caudales extremos como a las caractersticas de la llanura.

4) En la zona inundable fuera de la va de intenso desage, las limitaciones al uso del


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suelo no van encaminadas a preservar el rgimen de corrientes sino a evitar daosimportantes.

5) Los usos permitidos en la va de intenso desage sern tales que:

- los daos potenciales por avenida sean moderados- no obstruyan el flujo de avenidas- no requieran estructuras, terraplenes o almacenamiento permanente de

bienes o equipos

En cualquier caso ningn uso deber afectar desfavorablemente la capacidad de lava de intenso desage ni dar lugar a importantes daos propios.

Con las anteriores consideraciones los usos permitidos podran ser los siguientes:

B-1) Uso agrcola; como tierras de labranza, pastos horticultura, viticultura,csped, silvicultura, viveros al aire libre y cultivos silvestres.

B-2) Uso industrial-comercial; como reas de almacenaje temporal, aparcamientode vehculos, etc.

B-3) Usos residenciales; como csped, jardines, zonas de aparcamiento, zonas dejuego, etc.

B-4) Usos recreacionales pblicos y privados; como campos de golf, pistasdeportivas al aire libre, zonas de descanso, zonas de natacin, reservasnaturales y de caza, parques cotos de caza y pesca, circuitos deexcursionismo o de equitacin, etc.

6)

La zona donde el Organismo de cuenca puede limitar el uso del suelo sin necesidadde recurrir a un Decreto del Gobierno es la denominada de polica (art. 6, 9.2 y9.3 del Reglamento del Dominio Pblico Hidrulico).

El ancho de la zona de polica se fija con carcter general en 100 m y en muchoscasos esas franjas standard dejan fuera porcentajes sustanciales de las reas quedeberan tener limitado el uso del suelo, de acuerdo con criterios tcnicos msajustados.

La zona de polica est relacionada con el concepto de va de intenso desage puessegn el artculo 9.1 del Reglamento del Dominio Pblico Hidrulico de la Ley de

Aguas, la regulacin de actividades y usos del suelo en ella va encaminado aproteger el rgimen de corrientes adems del dominio pblico hidrulico.

En el Libro Blanco del Agua en Espaa (apartado 3.12.4.2.1. Ordenacin de zonasinundables) se propone una extensin de la zona de polica de forma que seidentifique con la va de intenso desage, zona en la cual se produce laconcentracin del flujo y consecuentemente el mayor riesgo, tanto de daos propioscomo a terceros. En aquellos casos en que el criterio general de 100 m a cada ladodel cauce, diese lugar a una zona ms amplia no se modificara la zona de polica.

En el caso del ro Segre, que es un ro de llanura y con gran proximidad al ncleourbano de La Seu dUrgell, se ha realizado un primer tanteo que parece indicar queen principio la va de intenso desage se situara dentro del cauce principal en el ro


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Segre dentro del tramo en estudio hasta 200 m antes del Puente de La Palanca, conlo cual, si se identifica con la zona de polica, sta tendra un ancho inferior a laconsiderada por la Ley de Aguas (100 m a cada lado del cauce), luego no semodificara la zona de polica, y segn el Art. 9.3. del Reglamento del DominioPblico Hidrulico, la ejecucin de cualquier obra o trabajo en la zona de polica de

cauces precisara autorizacin administrativa previa del Organismo de cuenca.

Madrid, 12 de Diciembre de 2000

El Ingeniero Autor

Fdo.: Mara de la O de Rojas OrtegaEUROESTUDIOS, S.A.


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FIGURAS

FIGURA 1. CAUDALES MXIMOS INSTANTNEOS EN LA ESTACIN DEAFOROS N 23

FIGURA 2. RO SEGRE. ZONA DE INUNDACIN DE LA MXIMA CRECIDAORDINARIA Y DE LAS AVENIDAS DE 100 Y 500 AOS

SERIE DISPONIBLE EN LA ESTACION DE AFOROS N23

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1948-49

1950-51

1952-53

1954-55

1956-57

1958-59

1960-61

1964-65

1966-67

1968-69

1970-71

1975-76

1977-78

1984-85

1986-87

1988-89

1991-92

1993-94

1995-96

1997-98

AO HIDROLGICO

CAUDALESMAX.INSTA

NTANEOS

(m3/s)

ESTACION DE AFOROS N23

Figura 1. Caudales mximos instantneos en la estacin de aforos n 23


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Annex nm. 4:Hidrologia dels barrancs laterals 97

Annex n 4.- Hidrologia dels barrancs laterals


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NDEX DE LANNEX NM. 4 :

A.1. Metodologia de clcul de cabals.

A.2. Mtode hidrometeorolgic.A.2.1. Clcul del temps de concentraci.

A.2.2. Estimaci de la intensitat de pluja.

A.2.3. Estimaci del coeficient descorrentiu.

A.2.4. Clcul de cabals davinguda.

A.3. Mtode de cabals envolupants.

A.3.1. Formulaci del mtode.

A.3.2. Aplicaci a les conques estudiades.


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A.1. Metodologia de clcul de cabals.

Es tracta destimar els cabals davinguda per a cada perode de retorn (10, 100 i 500 anys), enels 3 barrancs laterals (llau del Sagrist, torrent del Carril i torrent de les Moreres). A talefecte es consideren dues metodologies de clcul :

a) Clcul de lavinguda a partir de diferents formulacions de cabals envolvents, segons els

procediments indicats alPla Hidrolgic de la conca del riu Ebre (BOE 16.09.1999).

b) Clcul de lavinguda a partir dun mtode hidrometeorolgic, basat en la pluviometria i

les caracterstiques hidrogeolgiques de la conca estudiada, s el conegut mtode

racional. Constitueix el mtode principal, per a conques inferiors als 3000 km2,

segons els criteris tcnics de lAgncia Catalana de lAigua i seguint en tot moment

lactual Guia Tcnica per a la redacci destudis dinundabilitat dmbit Local.

A.2. Mtode hidrometeorolgic.

A la publicaci de la Junta dAigesRECOMANACIONS SOBRE MTODES DESTIMACIDAVINGUDES MXIMES es recomana que sempri el mtode destimaci basat en lapluviometria i aplicar el conegut mtode racional de Jos Ramn Tmez. La publicacioriginal daquest mtode (Clculo hidrometereolgico de caudal mximos en pequeas cuencasnaturales, Publicaciones del MOPU 1978) especifica que el lmit de la superfcie de les conquesen qu s aplicable no pot superar els 75 Km i, en canvi, la publicaci de la Junta dAiges lalimita a 3.000 Km.

A.2.1. Clcul del temps de concentraci.

Dacord amb la frmula de J. R. TMEZ:

Tc = 0,3 (L/J1/4)0,76

on:Tc = Temps de concentraci en horesL = Longitud del curs principal, en Km.J = Pendent mitj del curs principal.H = Desnivell entre la capalera i el punt estudiat, en m.

En el nostre cas, segons el plnol de la documentaci grfica adjunta, sobtenen per acadascuna de les dues conques drenants les segents dades de conca i els corresponents tempsde concentraci:

Caracterstiques conca afluent

CONCALongitud curs

principal(m)

Cotamxima

(m)

Cotamnima

(m)

Pendentmitj(m/m)

reade la conca

(km2)

Temps deconcentraci, Tc

(h)

Llau del Sagrist 1.14 910 684.59 0.1984 0.19 0.45

Torrent del Carril 1.14 943.3 686.95 0.225 0.33 0.44


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Torrent de les Moreres 2.31 1298.4 690.92 0.2631 0.89 0.73

A.2.2. Estimaci de la intensitat de pluja.

Per a la llau del Sagrist, a partir del plnol nm.6 Isolnies dels valors mitjans de la pluja

diria mxima (font : Servei Meteorolgic de Catalunya) obtenim els valors de la pluja diria

mxima anual, es pot prendre la isomxima representant de la conca que sest estudiantobtenint les rees que quedin tancades entre isomximes de precipitaci i finalment es calcula

el valor de Pd, a partir de la mitjana dels valors del Pd ponderades per les rees corresponents.

La taula segent mostra un resum dels clcul de la precipitaci diria mxima Pd per a la

conca de la llau del Sagrist :

Clcul PdT

(anys)Pd

(mm)KA

P'd(mm)

10 92.55 1.05 97.01

25114.9

01.05 120.44

50120.4

01.05 126.20

100137.2

31.05 143.84

200154.8

71.05 162.33

500167.7

91.05 175.87

Resumint, els valors obtinguts de precipitaci diria mxima Pd per a cada perode de retorn

sn:

Precipitacions diries mximes: Pd (mm)

Perode de retorn(anys)

Llau del Sagrist

10 97.01

100 143.84

500 175.87

Per al torrent del Carril, procedint anlogament al cas de la llau del Sagrist, es calcula el

valor de Pd, a partir de la mitjana dels valors del Pd ponderades per les rees corresponents. La

taula segent mostra un resum dels clcul de la precipitaci diria mxima Pd per a la conca

del torrent del Carril:

Clcul Pd

T(anys)

Pd(mm)

KAP'd

(mm)

10 93.30 1.03 96.2725 115.76 1.03 119.44

50 121.95 1.03 125.83


20/100



100 137.88 1.03 142.27

200 155.92 1.03 160.88

500 168.72 1.03 174.09


sn:


Perode de retorn(anys)

Torrent del Carril

10 96.27

100 142.27

500 174.09

Finalment, per al torrent de les Moreres, es procedeix anlogament al casos anteriors. La taula

segent mostra un resum dels clcul de la precipitaci diria mxima Pd per a la conca del

torrent de les Moreres:

Clcul PdT

(anys)Pd

(mm)KA

P'd(mm)

10 94.00 1.00 94.32

25117.3

61.00 117.76

50122.3

51.00 122.77

100139.2

01.00 139.68

200157.3

71.00 157.91

500170.9

21.00 171.51


sn:


Perode de retorn(anys) Torrent de les Moreres

10 94.32

100 139.68

500 171.51

La mxima intensitat mitja horria (I), en mm/h, es determina amb la segent frmula:

( )IId

I

Id

tc

=

1 2 5 2 80 1 0 1, , ,

on:


21/100



I1 = precipitaci corresponent a una pluja de 1 hora de durada

Id = precipitaci corresponent a una pluja de 24 hores de durada = Pd / 24

I1/Id = valor de diferncies climtiques, en funci de la zona geogrfica, (segons la

figura 11 de lesRECOMANACIONS) lrea destudi es troba a lisolnia

11.

Mapa disolnies del valor de I1/Id

Aix sobtenen els valors de les intensitats mximes horries :

Intensitats mximes horries:Id (mm/h) = Pd (mm)/24

Perode deretorn(anys)

Llau delSagrist

Torrentdel Carril

Torrent deMoreres

10 4.04 4.01 3.93

100 5.99 5.93 5.82

500 7.33 7.25 7.15

Finalment resulten les segents intensitats mitjanes per a la llau del Sagrist :

I (10 anys) = 68.58 mm/h

I (100 anys) = 101.69 mm/hI (500 anys) = 124.34 mm/h

mentres que el coeficient duniformitat s:

Ka = 1 + Tc1,25 /(Tc1,25+ 14) = 1 +0.45,25 /(0.451,25 + 14) = 1.03

Mentres que per al torrent del Carril resulta :

I (10 anys) = 68.89 mm/h

I (100 anys) = 101.81 mm/hI (500 anys) = 124.58 mm/h


22/100



i que el coeficient duniformitat s:

Ka = 1 + Tc1,25 /(Tc1,25+ 14) = 1 +0.441,25 /(0.441,25 + 14) = 1.02

Per al torrent de les Moreres resulta :

I (10 anys) = 50.64 mm/hI (100 anys) = 74.99 mm/hI (500 anys) = 92.08 mm/h

i que el coeficient duniformitat s:

Ka = 1 + Tc1,25 /(Tc1,25+ 14) = 1 +0.731,25 /(0.731,25 + 14) = 1.05

A.2.3. Estimaci del coeficient descorrentiu.

El coeficient descorrentiu, a utilitzar en el mtode de Tmez, encara que s variable en

funci de la permeabilitat del sl, el pendent i els usos de sl, a la prctica el dna la frmulasegent:

C= (Pd - Po) (Pd +23 Po

) / (Pd +11 Po)2

on:Pd = pluja diria considerada, en mm/diaPo = valor propi de la conca, anomenat llindar descorrentiu, que s la quantitat

de pluja que cal perqu comenci a haver-hi escorrentia, en mm.

Per a conques heterognies, sobt el llindar descorrentiu com la mitjana ponderada dels

diferents parmetres P0

de cada rea parcial, obtinguts dacord amb la taula segent de la

publicaci Guia Tcnica per a la redacci destudis dinundabilitat dmbit Local, i

afectant al resultat per un multiplicador regional M (segons la publicaci esmentada

anteriorment M=1.30).

Prviament al clcul del llindar descorrentiu, es fan necessries dues operacions :

a) La classificaci dels usos del sl en la conca en estudi, classificaci que es realitza a

partir del mapa CORINE Land Cover a escala 1:250.000. La correlaci de ls de sl

entre lesmentat mapa i el tipus ds definit en la taula segent, vl.lida per a

lobtenci del coeficient descorrentiu, s un procs delicat, donada la notableinfluncia del llindar descorrentiu en el valor final del cabal punta calculat.

b) La caracteritzaci geotcnica del sls presents a la conca i, ms concretament la

fixaci de les seves propietats hidrogeolgiques (permeabilitat i drenatge superficial).

Taula per a lestimaci del parmetre P0

Grup del sls del sl Pendent (%)

Caracterstiqueshidrolgiques A B C D

3 R 15 8 6 4

Guaret < 3 R / N 20 14 11 8

Conreus en filera 3 R 23 13 8 6


23/100



< 3 R / N 28 19 14 11

3 R 29 17 10 8Cereals dhivern

< 3 R / N 34 21 14 12

3 R 26 15 9 6Rotaci de conreus pobres

< 3 R / N 30 19 13 10

3 R 37 20 12 9Rotaci de conreus densos< 3 R / N 47 25 16 13

3 Pobra 24 14 8 6Praderies

< 3 Pobra 58 25 12 7

3 Pobra 62 26 15 10Plantacions regularsdaprofitament forestal < 3 Pobra 75 34 19 14

Masses forestals (boscos,garriga, etc.)

Molt claraClara

4060

1724

814

510

3 En qualsevol cas 3Roques permeables

< 3 En qualsevol cas 5

3 En qualsevol cas 2Roques impermeables

< 3 En qualsevol cas 4

En referncia a les caracterstiques hidrogeolgiques dels materials presents, es recorre a la

informaci facilitada per lInstitut Cartogrfic de Catalunya (Veure plnol nm.5

Intepretaci geotcnica a la zona destudi). A partir daquestes rees determinem que ens

trobem davant diferents tipus de sl.Parallelament a partir de superficiar larea de la conca

segons el plnol nm. 4 Usos del sl identifiquem diferents cobertures en les conques

destudi. A la taula segent es mostra una correlaci entre els tipus de sl cartografiats i

identificats, i els usos de sl considerats en el mtode de clcul del parmetre P0.

Taula de correlaci dusos de sl

Usos del sl mapa CORINE

Land Cover

Usos del sl mtode SCS

Conreus herbacis de sec Cereals dhivern (p>3%)

Bosc de conferes Massa forestal espessa

Bosc mixt Massa forestal espessa

Matollar arbrat de transici Massa forestal mitjana

Zones cremades i degradades Guaret (p>3%)

Xaragalls Guaret (p>3%)

Zones urbanes i roquerar Zones impermeables

En aquestes condicions, tal com ja sha esmentat, sobt el parmetre P0 com la mitjana

ponderada dels diferents parmetres P0 de cada rea parcial, per a la conca del riu de Reix i

la del riu de la Flor, dacord amb els usos diferenciats que es mostren al plnol adjunt (font

dinformaci Mapa dusos CORINE).


24/100



CLCUL LLINDAR ESCORRENTIU LLAU DEL SAGRIST

s de slArea(m2)

Percentatge (%)

Po,i Po Po

Rotaci conreus densos,sl tipus C

4,802.91 2.54 12 0.30

Massa forestal mitjana, sl

tipus C111,311.20 58.79 22 12.93

Massa forestal espessa, sltipus C

45,622.09 24.10 31 7.47

Massa forestal mitjana, sltipus B

3,441.29 1.82 34 0.62

Rotaci de conreusdensos, sl tipus A

13,879.12 7.33 37 2.71


965.32 0.51 47 0.24

Massa forestal mitjana, sltipus A

9,314.16 4.92 75 3.69

Stotal (m2) = 189,336.09 100.00 --- ---

27.97

Coef. Correct.= 1.3 Po (inicial) = 27.97 mm P'o = 36.36

CLCUL LLINDAR ESCORRENTIU TORRENT DEL CARRIL

s de slArea(m2)

Percentatge (%)

Po,i Po Po

Gravet 15,883.26 4.77 6 0.29

Massa forestal mitjana, sltipus C

105,789.64 31.75 22 6.99


161,394.56 48.45 31 15.02


18,477.66 5.55 37 2.05

Rotaci de conreus

densos, sl tipus A1,977.79 0.59 47 0.28


29,620.90 8.89 75 6.67

31.29


25/100



Stotal (m2) = 333,143.80 100.00 --- ---


CLCUL LLINDAR ESCORRENTIU TORRENT DE LES MORERES

s de slArea(m2)

Percentatge (%)

Po,i Po Po

Gravet 7,639.27 0.86 6 0.05

Massa forestal mitjana, sltipus C

164,716.95 18.55 22 4.08


696,923.97 78.47 31 24.32


552.29 0.06 37 0.02


18,347.59 2.07 75 1.55

Stotal (m2) = 888,180.07 100.00 --- ---

30.03


Els coeficients descorrentiu seran per a cada perode de retorn els segents per a la llau delSagrist :

C10 = 0,229C100 = 0,356C500 = 0,426

Els coeficients descorrentiu seran per a cada perode de retorn els segents per al torrent delCarril:

C10 = 0,194C100 = 0,315C500 = 0,383

Els coeficients descorrentiu seran per a cada perode de retorn els segents per al torrent deles Moreres:

C10 = 0,200C100 = 0,322C500 = 0,392

A.2.4. Clcul dels cabals d'avinguda.


26/100



Llau del Sagrist :

Clcul de Q10

I = 68.58 mm/hA = 0.19 km2

C10 = 0,229Q10 = 0,229 x 68.58 x 0.19 / 3,6 x 1,03 = 0.85 m/s

Clcul de Q100

I = 101.69 mm/hA = 0.19 km2

C100 = 0,356Q100 = 0,356 x 101.69 x 0.19 / 3,6 x 1,03 = 1.95 m/s

Clcul de Q500

I = 124.34 mm/hA = 0.19 km2

C500 = 0,426Q500 = 0,426 x 124.34 x 0.19 / 3,6 x 1,03 = 2.86 m/s

A la taula segent es mostra un resum dels cabals obtinguts pel mtode hidrometeorolgic :

Mtode hidrometeorolgic :Llau del Sagrist

ZonaT

(anys)

Q(T)

(m3

/s)10 0.85

100 1.95Carretera N-260

500 2.86

Torrent del Carril :

Clcul de Q10

I = 68,89 mm/h

A = 0.33 km2C10 = 0,194Q10 = 0.194 x 68.89 x 0.33 / 3,6 x 1,02 = 1.27 m/s

Clcul de Q100

I = 101.81 mm/hA = 0.33 km2

C100 = 0.315Q100 = 0.315 x 101.81 x 0.33 / 3,6 x 1,02 = 3.04 m/s

Clcul de Q500

I = 124.58 mm/h


27/100



A = 0.33 km2

C500 = 0.383Q500 = 0.383 x 124.58 x 0.33 / 3,6 x 1,02 = 4.53 m/s


Mtode hidrometeorolgic :Torrent del Carril

ZonaT

(anys)Q(T)(m3/s)

10 1.27


500 4.53

Torrent de les Moreres :

Clcul de Q10

I = 50.64 mm/hA = 0.89 km2

C10 = 0,200Q10 = 0.200 x 50.64 x 0.89 / 3,6 x 1,05 = 2.61 m/s

Clcul de Q100

I = 101.81 mm/h

A = 0.33 km2C100 = 0.322Q100 = 0.322 x 101.81 x 0.89 / 3,6 x 1,05 = 6.24 m/s

Clcul de Q500

I = 124.58 mm/hA = 0.33 km2

C500 = 0.392Q500 = 0.392 x 124.58 x 0.89 / 3,6 x 1,05 = 9.32 m/s


Mtode hidrometeorolgic :Torrent de les Moreres

ZonaT

(anys)Q(T)(m3/s)

10 2.61


500 9.32


28/100



A.3. Mtode del cabal envolupant.

A.3.1. Formulaci del Pl Hidrolgic de la Conca de lEbre.

En el BOE de 16 de setembre de 1999, nm. 222, va estar publicada la Ordren de 13 de

agosto de 1999 por la que se dispone la publicacin de las determinaciones de contenidonormativo del Plan Hidrolgico de la cuenca del Ebro, aprobado por el Real Decreto

1664/1998, de 24 de julio.

Lannex nmero 11 daquesta Orden, es refereix a les Normes pel clcul hidrulic dobres de

fbrica sobre llits naturals, on satenen les recomanacions exposades al Informe sobre la

previsin de la avenida catastrfica en las obras sobre cauces redactat per Enrique Daz

Rato, Rodolfo Urbistondo i Enrique Vallarino, a petici de la Junta de Govern del Collegi

denginyers de camins, canals i ports. En aquest informe sindiquen normes sobre les

condicions, que des de el punt de vista hidrulic, han de complir les obres construdes sobre

llits naturals.

El seu apartat 2 fa referncia al clcul dels cabals de projecte. Pel clcul dels cabals

davingudes sha dividit la conca de lEbre en 4 zones. La conca destudi es considerar tota

ella com pertanyent a la de menor numeraci (I,II, III i IV). Amb aquest criteri es calcular

lavinguda mitjanant frmules relacionant lrea de la conca estudiada directament amb el

cabal.

A.3.2. Aplicaci a les conques estudiades

Llau del Sagrist :

La zona destudi de la llau del Sagrist es correspon a la zona II, amb una conca drea

inferior o igual a 1000 km2, el cabal davinguda es calcula amb la segent frmula:

A partir de la medici en planta sobre arxius en format digital dAutocad de la conca afluent(es recomana consultar plnol 3 de la documentaci grfica adjunta) sobt lrea de la conca

drenant de la llau del Sagrist a lalada de la carretera N-260:

038.039.2101500 xAxAxQ =


29/100



A = 0.19 Km2 Q = 1.62 m3/s

Una vegada obtinguts aquests valors, per obtenir el cabal duna avinguda dun perode de

retorn donat, shauran de multiplicar pels segents coeficients:

Perode de

retornK

1

1000 1,44

500 1,30

100 1,00

50 0,88

25 0,76

10 0,59

5 0,46

Daquesta manera sobtenen uns cabals davinguda per al riu de Reix :

Q10 anys = 0,59 x 1.62 = 0.96 m3/s

Q100 anys = 1,00 x 1.62 = 1.62 m3/s

Q500 anys = 1,30 x 1.62 = 2.11 m3/s

En el cas en que la conca estudiada es prevegin arrossegaments importants o amb el pendent

mitj sigui superior al 5 per 100, com es el nostre cas, el cabal estudiat pel mtode anterior

shaur de multiplicar pel segent coeficient:

Perode de retorn K21000 1,36

500 1,31

100 1,20

50 1,15

25 1,11

10 1,05

5 1,00

Daquesta manera sobtenen finalment cabals davinguda per al riu de Reix :Q10 anys = 1,05 x 0.96 = 1.00 m3/s

Q100 anys = 1,20 x 1.62 = 1.95 m3/s

Q500 anys = 1,31 x 2.11 = 2.75m3/s

A la taula segent es mostra un resum dels cabals obtinguts :


30/100



Mtode cabals envolupants

Q(T)(m3/s)

LocalitzaciT

(anys)Llau del Sagrist

10 1.00100 1.95N-260

500 2.75


31/100




La zona destudi del torrent del Carril es correspon a la zona II, amb una conca drea inferior

o igual a 1000 km2, el cabal davinguda es calcula amb la segent frmula:

A partir de la medici en planta sobre arxius en format digital dAutocad de la conca afluent(es recomana consultar plnol 3 de la documentaci grfica adjunta) sobt lrea de la conca


A = 0.33 Km2 Q = 2.55 m3/s

Procedint anlogament a la llau del Sagrist a la taula segent es mostra un resum dels cabals

obtinguts :


Q(T)(m3/s)

LocalitzaciT

(anys)Torrent del Carril

10 1.58

100 3.06N-260

500 4.34


La zona destudi del torrent del Carril es correspon a la zona II, amb una conca drea inferior

o igual a 1000 km2, el cabal davinguda es calcula amb la segent frmula:

A partir de la medici en planta sobre arxius en format digital dAutocad de la conca afluent

(es recomana consultar plnol 3 de la documentaci grfica adjunta) sobt lrea de la conca


A = 0.89 Km2 Q = 5.56 m3/s

Procedint anlogament a la llau del Sagrist a la taula segent es mostra un resum dels cabalsobtinguts :


Q(T)(m3/s)

LocalitzaciT

(anys)Torrent de les Moreres

10 3.45

100 6.68N-260

500 9.47

038.039.2101500 xAxAxQ =

038.039.2101500 xAxAxQ =


32/100


Annex nm. 5:Clculs hidrulics amb model HEC-RAS 113

Annex n 5.-

Clculs hidrulics amb model HEC-RAS


33/100



NDEX DE LANNEX NM. 5.

A.1. Model de simulaci hidrulica: HEC-RAS.A.1.1. Hiptesis bsiques del model Hec-Ras.A.1.2. Mtode de clcul.

A.2. Parmetres de modelitzaci hidrulica.A.2.1. Geometria i discretitzaci del riu.A.2.2. Prdues per expansions i contraccions.A.2.3. Tipus de rgim i condicions de contorn.A.2.4. Coeficients de rugositat de Manning.

A.3. Resultats obtinguts amb el model numric HEC-RAS.A.3.1. Resultats numrics del programa HEC-RASA.3.2. Perfils longitudinals del model HEC-RAS.A.3.3. Summari dErrors, Warnings and Notes


34/100



A.1. Model numric de simulaci hidrulica: HEC-RAS.

A.1.1. Hiptesis bsiques del model Hec-Ras.

Per tal danalitzar el funcionament hidrulic del conjunt sutilitza el model numric

unidimensional HEC-RAS Hydrologic Engineering Center - RIVER ANALYSISSYSTEM, versi 3.2.1, dabril del 2004, del U.S. Army Corps of Engineers dels Estats

Units.

Bsicament, el model realitza una integraci de lecuaci diferencial que governa el problemahidrulic, a partir duna discretitzaci del riu en seccions, de la imposici dun tipus de rgim,de les rugositats existents i dunes condicions de contorn concretes. A ms se suposa el fonsno erosionable i pel clcul de la corba de rabeig (la qual determina la superfcie de la lminalliure de laigua) sutilitza laproximaci de flux permanent gradualment variat, el model es

particularitza en el conegut Step Method, el qual es regeix per les segent ecuacions

fonamentals.

Les hiptesis bsiques del model numric sn les segents:

a) Regim permanent: els valors de les variables hidruliques no depenen del temps.b) Rgim gradualment variat: els valors de les variables hidruliques varien duna

secci a laltre, per sense canvis sobtats de les caracterstiques hidruliques,suposant que la distribuci de pressions s hidrosttica.

c) Flux unidimensional en sentit longitudinal: no es consideren components de la

velocitat en direcci transversal ni vertical. Lalada de la lnia denergia s igual entots els punts de la secci del riu.

d) Pendent moderada del llit del riu, menor del 15 % aproximadament, degut a quelalada de pressi es suposa equivalent a la cota de laigua mesurada verticalment.

e) Regim definit a cada tram estudiat: es suposa que el rgim s lent (nmero deFroude menor que u) o rpid (major que ).

f) Llit fix: No es contemplen processos derosi, transport i sedimentaci al llit del riu.

A.1.2. Mtode de clcul.

Les equacions fonamentals del moviment de laigua en canals sn les segents:

1) Conservaci de massa :Q = V x S = ct.

On :

Q : cabal,

S : rea ocupada per laigua,

V : velocitat mitja a les seccions.

2) Trinomi de Bernoulli - conservaci de lenergia :B = z + P/ + V2/2g


35/100



On :

z : increment de cota entre dues seccions, referida a un mateix plnol decomparaci,

P : increment de pressi que, amb les hiptesis inicials, resulta ser zero,

: pes especfic del fluid, : coeficient de Coriolis o coeficient de velocitat (varia entre 1.05 i 1.1), La

seva determinaci per a una secci transversal requereix que el cabal siguisubdividit en unitats on la velocitat estigui uniformement distribuda. Si acada secci es consideren tres zones formades per dues bandes laterals i uncanal central principal, laproximaci que realitza lHEC-RAS s subdividirel cabal a les bandes laterals a partir de les dades de la secci transversal.Per cada subdivisi es defineix un parmetre K, com:

K = 1/n (a * R 2/3)On:

n = nmero de Manning per cada subdivisia = rea de la subdivisiR = radi hidrulic

El coeficient de velocitat () sobt de la segent equaci:

=At2 / Kt

3 (K12/A1

2 + K23/A2

2 + K33/A3

2)On:

At : rea de la secci transversal per la que passa el cabal,

A1, A2, A3 : rees del canal principal i de les dues bandes laterals,Kt : parmetre K total,K1, K2 i K3 : parmetres corresponents al canal principal i a les bandes

laterals.

g : acceleraci de la gravetat,

V : velocitat mitja a les seccions,

B: increment denergia (gradient denergia), constitueix el problemafonamental pel clcul de canals. Est relacionat amb el coeficient deManning (rugositat), i amb els coeficients dexpansi i contracci.

B = LxSf+ C x (2V22/2g 1V12/2g)on :

L : llargria ponderada entre seccions, considerant les tres zones abansdefinides es calcula com :

L = (L1Q1+L2Q2+L3Q3)/(Q1+Q2+Q3)sent

Li : llargria entre seccions al llarg de cada zona,Qi : cabal circulant a cada zona.Sf : prdua unitria per fricci, el programa HEC-RAS defineix

quatre expressions per calcular el valor de Sf, de les quals faservir la primera per defecte:


36/100



Expressi 1: Sf= ((Q1+Q2) / (K1+K2))2

Expressi 2: Sf= (Sf1+Sf2) / 2Expressi 3: Sf= (Sf1*Sf2)

1/2Expressi 4: Sf= 2*(Sf1*Sf2) / (Sf1+Sf2)

C : coeficient de prdues per expansi o contracci.

3) Conservaci de la quantitat de moviment :F = r x Q x V x b

on:

F : fora,

b : coeficient de Boussinesq (es compleix la relaci a>b>1)

La cota de la lmina daigua en una secci transversal es determina per un procs iteratiu, que

resol lequaci del trinomi de Bernoulli. El procs s el segent:

1.- Assumir la cota de la lmina daigua a la secci immediatament aiges amunt (o

aiges avall si el rgim s supercrtic).

2.- En base a aquesta cota, determinar el valor de K i la velocitat.

3.- Amb els valors anteriors, calcular Sf i resoldre lequaci per he.

4.- Amb els valors dels passos 2 i 3 resoldre el trinomi de Bernoulli i trobar Dz (cota de

laigua de la secci).

5.- Comparar el valor obtingut amb lassumit al primer pas. El procs es repeteix fins

que la diferncia de valors sigui menor que 1 cm.

Els criteris per a determinar el valor inicial de la cota de la lmina daigua, en el procs

iteratiu, varia segons el nmero de lintent. El primer intent es basa en la projecci de la cota

de la lmina daigua des de la secci transversal prviament calculada, suposant que es mant

el pendent de la lnia de crrega de les dos ltimes seccions calculades.

El segon intent es basa en la mitjana aritmtica dels valors calculats i assumits al primer

intent. El tercer i subsegents intents es basen en la projecci del percentatge de canvi de la

diferncia entre els nivells calculats i els assumits als intents previs.

El canvi dun intent al segent est limitat al 50 % de la fondria assumida a lintent previ.Una vegada que sha obtingut una cota de la lmina daigua equilibrada en una secci

transversal, es comprova si s compatible amb el rgim hidrulic (subcrtic o supercrtic). Si

est en el cant equivocat sassumeix per aquesta secci transversal la fondria crtica.

A.2. Parmetres de modelaci hidrulica.

A.2.1. Geometria i discretitzaci del riu Segre.

El model geomtric del tram estudiat sha constitut introduint seccions transversals a leixdel riu (entenen com a tal la lnia de thlweg) separades una distncia variable segons si es


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tracta duna zona propera o no a la parcel.la en estudi.

La longitud de discretitzaci de la del riu Segre resulta ser daproximadament 6.195 m, dels

quals 179 m (tram entre perfils 3.786 i 3.965) corresponen al tram de riu contigu al sector

SUD-1 (Zona Sud) en estudi i 1.613 m (tram entre perfils 2.724 i 4.337) corresponen al tram

en el qual shan introdut perfils adicionals als de lestudi orginal del POUM. En aquestes

condicions lestudi previ dEuroestudios inicialment considera a la zona destudi (tram entre

perfils 2.724 i 4.337) sis perfils separats aproximadament de 200 a 300 m que ara per tal de

detallar linundabilitat del sector SUD-1 (Zona Sud) es consideren distncies massa elevades :

g) perfil p.k. 3+934

h) perfil p.k. 3+644 (aiges amunt de lassut que alimenta el canal olimpic)

i) perfil p.k. 3+637 (aiges avall de lassut que alimenta el canal olimpic)

j) perfil p.k. 3+340

k) perfil p.k. 3+111l) perfil p.k. 2+889

Amb la idea de realitzar una simulaci ms acurada en la zona destudi, la geometria samplia

considerant tots els perfils nous entre el p.k. 2+724 i el p.k. 4+337 considerant un total de 31

perfils, essent 5 perfils els que recullen les seccions que intersecten amb el sector SUD-1. A la

f, a aquesta geometria que anomenem al model hidrulic com geometria original, resulten

perfils aproximadament cada 47-85 m (cal recordar com lendagament actual de la llera

principal t una amplada aproximada de 90 m entre motes). Cal destacar com aquesta

geometria original ja inclou la geometria final considerada en lestudi aprovat per lAgnciaCatalana de lAigua amb nm. UDPH2005002187 i en el qual sautoritzava al Sr. Gabriel

Torras Bagan a la Construcci de sis habitatges unifamiliars en zona de policia de lleres del

riu Segre, s a dir, la geometria original de partida del present estudi amplia no la geometria

original de lestudi dEuroestudios sino laprovada en lestudi del Sr. Gabriel Torras (que

incloa en el seus nous perfils transversals 2+437, 2+508 i 2+559 un mur i una cota mnima

del mateix no inundable per a perode de retorn de 500 anys per als sis habitatges esmentats).

Finalment, per tal de simular lexecuci dun mur de contenci o b un tals perimetral de la

parcel.la de la Zona Sud del sector SUD-1, es modifica lanterior geometria creant un arxiuque anomenem geometria modificada i en el qual el mur o tals del sector SUD-1 es

considera incloent els corresponents levees en el marge dret a cotes mnimes corresponents

a lavinguda de 500 anys incrementada en 0.50 m en les seccions que inclouen la parcel.la en

estudi. Els perfils transversals que inclouen el levee sn els 3+786, 3+828, 3+871, 3+933 i

3+965.

Aix doncs, en resum, per tal de realitzar una simulaci adecuada del flux per dins o fora de la

llera actual, es consideren dues geometries diferents :

c) Geometria original, del terreny en lestat actual. Sevalua linundabilitat per als cabalsde perode de retorn de 100 i 500 anys. Inclou la geometria aprovada del Sr. Gabriel


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Torras. Representa a la parcel.la sense cap protecci front inundacions.

d) Geometria modificada, considerant el recreixement del terreny a la zona ocupada pel

sector SUD-1 i la execuci dun mur de contenci o tals en el lmit Sud-Est a una

alada mnima equivalent a la cota davinguda de perode de retorn 500 anys

incrementada amb un resguard de 0.50 m. Sevalua linundabilitat per al cabal deperode de retorn de 500 anys, no sevalua per al perode de retorn de 100 anys donat

que el nou mur i recreixement plantejats se situen fra de la zona hdrica (s a dir la

inundabilitat de perode de retorn de 100 anys no intercepta el sector SUD-1).


39/100


Annex nm. 5:Clculs hidrulics amb model HEC-RAS

4

4675.

45864337.49

4254

4168.91

4121

3933.54

3871.41

3743.91

3675.91*

3658.91

3649.98*

3573.9

3488.91

3403.92

3340.11

3318.91

3233.913063.91

2978.91

2888.95

2831.652559.83

2356

2056

1849

1631

1388

1170

946732

530

292

9

RIOS

EGR

E

Partial GIS data

Geometria original pel cabal de perode de retorn 500 anys.


40/100



45864337.49

4254

4168.91

4121

3933.54

3871.41

3743.91

3658.91

3644.03

3636.87

3573.9

3488.91

3403.92

3340.11

3318.91

3233.913063.91

2978.91

2888.95

2831.652559.83

2356

2056

1849

1631

13881170

946732

530

292

9

RIOS

EGR

E

Partial GIS data

Geometria original pel cabal de perode de retorn 100 anys.


41/100



467

45864337.49

4254

4168.91

4121

3933.54

3871.41

3743.91

3675.91*

3658.91

3649.98*

3573.9

3488.91

3403.92

3340.11

3318.91

3233.913063.91

2978.91

2888.95

2831.652559.83

2356

2056

1849

1631

1388

1170

946732

530

292

9

RIOS

EGR

E

Partial GIS data

Geometria modificada pel cabal de perode de retorn 500 anys.


42/100



A.2.2. Prdues per expansions i contraccions.

Els coeficients de contracci i expansi sutilitzen per valorar les prdues de crrega degudes

als canvis a la geometria de la secci transversal del riu.

Les prdues degudes a expansions sn normalment ms grans que les ocasionades percontraccions. Igualment les transicions abruptes representen prdues ms grans que les que es

produeixen de forma gradual.

Les prdues es representen a lecuaci del trinomi de Bernouilli com a proporcionals al

quadrat de la velocitat mitjanant uns coeficients segons es tracti de contraccions o

expansions, pels quals sadopten valors en transicions graduals en rgim subcrtic, de 0,1 i

0,3, i de 0,05 i 0,1 en rgim supercrtic, valors tots ells considerats normals als estudis

hidrulics.

A.2.3. Tipus de rgim.

Per tal destablir les condicions de contorn, es plantegen diferents opcions en qualsevol punt

de control (aiges amunt o aiges avall), com poden ser:

La pendent de la lnia denergia, es pot aproximar per la pendent de la lnia de thlweg.

Com a pendent longitudinal dels rius es considerar la mitja aproximada dels trams

estudiats, aiges amunt i avall, que es calcula a partir de les lectures al plnol topogrfic

a escala 1:500 de la zona.

la cota de la lmina daigua en cas de tenir una superficie daigua coneguda,

corba que relaciona elevaci amb cabal,

la imposici dun rgim crtic, nmero de Froude igual a 1.

Entre cada secci geomtrica es considerar el pendent longitudinal de cada tram

corresponent.

Lestudi previ realitzat per Euroestudios considera un rgim lent. En el tram del riu Segre

estudiat, per a qualsevol situaci, la pendent al voltant del 0,7% indicaria inicialment

lassumpci dun rgim, rgim que es produeix prcticament en tota la longitud. A efectesprctics, donada la existncia aiges avall del tram en estudi del pont de la palanca, el rgim

es ralentitza i en aquest tram no s tant influent el tipus de rgim a considerar.

La taula segent mostra un resum de les condicions de contorn considerades per a cada tram

de riu i topografia estudiats:

IMPOSICI DE LES C.C.

Tram estudiat Aiges amunt Aiges avall

Riu Segre Situacions original i

modificadaPendent riu = 0,7% Pendent riu = 0,7%


43/100



A.2.4. Coeficient de rugositat de Manning.

El coeficient de Manning varia segons les zones amb diferents caracterstiques, per

bsicament es simplifica a dos valors, un per la llera o canal central i un altre per a les planes

dinundaci.

En aquest sentit, shan respectat els coeficients de Manning de lestudi original, s a dir :

a) n = 0.040 en llera daiges baixes, .

b) n = 0.055 en marges dinundaci.

A.3. Summari dErrors, Warnings and Notes.

Errors Warnings and Notes for Plan Geometria Original 500 anys

Location: River: RIO SEGRE Reach: TRAMO 11 RS: 6164 Profile: 500 anys

Warning: The energy equation could not be balanced within the specified number of iterations. The program

used critical depth for the water surface and continued on with the calculations.

Warning: The energy loss was greater than 1.0 ft (0.3 m). between the current and previous cross section.

This may indicate the need for additional cross sections.

Warning: During the standard step iterations, when the assumed water surface was set equal to critical depth,

the calculated water surface came back below critical depth. This indicates that there is not a valid

subcritical answer. The program defaulted to critical depth.



selected the water surface that had the least amount of error between computed and assumed

values.







Warning: Divided flow computed for this cross-section.











44/100




Note: Multiple critical depths were found at this location. The critical depth with the lowest, valid, water

surface was used.





Location: River: RIO SEGRE Reach: TRAMO 11 RS: 4854.5* Profile: 500 anys









Location: River: RIO SEGRE Reach: TRAMO 11 RS: 4765.* Profile: 500 anys



values.











Warning: The velocity head has changed by more than 0.5 ft (0.15 m). This may indicate the need for

additional cross sections.













surface was used.


45/100








surface was used.











surface was used.

Location: River: RIO SEGRE Reach: TRAMO 11 RS: 4337.49 Profile: 500 anys












values.


Warning: The cross-section end points had to be extended vertically for the computed water surface.















46/100







values.

















values.










values.















47/100













values.










values.


























48/100







values.








values.








values.








values.






surface was used.




values.






surface was used.


49/100


Annex n

Hidrologia de Puentes

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