ESTUDIO DE VIABILIDAD TÉCNICO/ECONÓMICO DE SISTEMAS DE LAGUNAS DE DETENCIÓN EN LA ZONA ALTA DEL ARROYO MOROTI, CON EL OBJETIVO DE ATENUAR CAUDALES EN LA ZONA BAJA.

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Carlos Martínez; Martín Palacios; Prof. Roger Monte Domecq

RESUMEN

El presente proyecto apunta a evaluar, desde el punto de vista técnico, económico y ambiental la implementación de diques de gaviones y generación de micro embalses de detención para la reducción de los caudales máximos en el arroyo Moroti, en los momentos de eventos de tormenta. El problema se ha acotado principalmente a las inundaciones que se producen en la zona baja a causa del transporte de caudal de la zona alta. Para el efecto se realizó una modelación hidrológico/hidráulica de la cuenca en su condición actual (sin obras de contención) y en otra condición donde se suponen las obras hidráulicas implementadas.
También se consideraron aspectos ambientales y técnicos como los requerimientos de mantenimiento vinculados a la utilización de lagunas de detención y el dimensionamiento de la estructura de evacuación. Por otro lado, aspectos tales como los efectos de sedimentación, gestión de residuos sólidos también son considerados en el proyecto.

1. INTRODUCCIÓN

La Ciudad de Asunción es la capital de la República del Paraguay. Su superficie es de 117 Km2 y cuenta con una población de 512.919 habitantes, siendo así la ciudad más grande y poblada del país. En cuanto a su división política está organizada en 6 distritos, que a su vez se dividen en 69 barrios.

La ciudad cuenta con varios arroyos, entre ellos el Mburicaó, Cará Cará, Jaen, Mburicá, Salamanca, Moroti, San Vicente, Leandro y otros. La presente tesis centra su atención en el arroyo Moroti, específicamente en evaluar soluciones técnicas, económicas y ambientales respecto a los problemas de inundación y contaminación del mismo.

El arroyo Moroti se encuentra en el barrio Roberto L Pettit situado en la región sur del distrito de Asunción. Es el segundo barrio más poblado de la ciudad con una población de 25.360 habitantes. Existen 4.856 viviendas particulares ocupadas aproximadamente, con un promedio de 5 habitantes. En relación a los servicios básicos el barrio cuenta con agua corriente en un 92.4% de las casas, desagüe cloacal en un 32.6%, luz eléctrica en un 99.1% y servicio de recolección de basura en un 55.6%. El servicio telefónico alcanza a muy pocas viviendas. Los alfabetizados, de 7 a 12 años completan el 92% del total de la población de esa edad, mientras que los alfabetizados mayores de 15 años constituyen el 93%.

A falta de una cobertura de desagüe cloacal, las descargas de todo tipo de efluentes convierten al arroyo Moroti, junto con el arroyo Ferreira, en los principales receptores de residuos y son una de las tantas causas de la degradación ambiental de la zona baja de los arroyos. Otro problema es la ocupación desordenada en el barrio. En principio, en el barrio abundaban las olerías, chacras, huertas y tambos. Luego, con el correr de los años, sus descendientes se iban instalando quedando luego como dueños. Entre 1962 y 2002 la ciudad casi duplico su población y hubo una gran migración de los habitantes a la capital lo cual significo una reducción de las áreas verdes. El crecimiento urbano, ha obligado a los cauces a la disminución de su capacidad de recepción y conducción de las aguas pluviales. Una consecuencia del crecimiento desordenado es la destrucción de todos los espacios verdes existentes, lo cual tiene como consecuencia la aceleración de caudales, que originan las inundaciones.

La mayoría de los países en desarrollo,experimentaron en las últimas décadas una expansión urbana con precaria infraestructura de drenaje. Esto trajo consigo problemas de inundación a causa de la rápida expansión de la población humana, de la inexistencia de planes a largo plazo, de utilización precaria de medidas no estructurales y de mantenimiento adecuado de los sistemas de control de lluvias.

2. SISTEMAS DE DRENAJE URBANO

Las medidas correctivas/preventivas que buscan minimizar los daños por inundaciones son clasificadas, de acuerdo con su naturaleza, en medidas estructurales y no estructurales.

Las medidas estructurales corresponden a obras que pueden ser implementadas buscando la corrección/prevención de los problemas de inundaciones y pueden ser caracterizadas como medidas intensivas y extensivas. Las medidas intensivas, de acuerdo a su objetivo, pueden ser de 4 tipos: de aceleración del caudal: canalización de obras; de retardo del flujo: reservorios (lagunas de detención/retención), restauración de canales naturales; de desvío del flujo: túneles de derivación y canales de desvío; y que engloben la introducción de acciones individuales buscando tornar las edificaciones a prueba de inundaciones.

Las medidas no estructurales son aquellas con las que se procura reducir los daños de las inundaciones, no por medio de obras, sino por la introducción de normas, reglamentos y programas que regulen, por ejemplo, el uso y ocupación del suelo, la implementación de sistemas de alerta y la concientización de la población para el mantenimiento de los dispositivos de drenaje.

En contraposición a las medidas estructurales, que pueden crear una sensación de falsa seguridad y hasta inducir el aumento de ocupación en áreas inundables4 las acciones no estructurales pueden ser eficaces a costos más bajos y con horizontes más largos de actuación.

3. CASO DE ESTUDIO

El objetivo de la presente tesis es la de crear un embalse natural por medio de diques de gaviones para ayudar a paliar el problema de las inundaciones y dotar al sitio de un recurso ambiental. Se trabaja en dos escalas, el área de estudio a nivel de toda la cuenca para el modelo hidrológico, y un área directa de estudio específicamente que rodea al proyecto, donde hay intervención directa. Ambas áreas se estudian con diverso grado de detalle en función de los requerimientos de cada estudio.

En un círculo de color rojo se marca el tramo del mismo a ser estudiado, con una longitud aproximada de 1,59 km7, así como el tramo del arroyo a ser represado en un círculo de color amarillo. El área de estudio comprende toda la Cuenca del arroyo Moroti hasta su intersección con la calle Teniente 1 Riveros (coordenadas UTM 434966 Este, y 7200123 Sur), con un superficie de 114 hectáreas. La cuenca nace en las inmediaciones de la intersección de las calles Avenida José Félix Bogado y Lomas Valentinasde la ciudad Asunción, el arroyo fluye con dirección sureste, desde la calle Isla Tajy entre Capitán Aparicio Figari y Teniente Hernán Velilla (coordenadas UTM 435959 Este y 7200853 Sur), hasta su desembocadura en el rio Paraguay. Sin embargo se analiza la cuenca hasta el punto mencionado en el párrafo anterior. La delimitación que se muestra en la figura 3, con 12 subcuencas, se considera una representación adecuada de las condiciones del terreno. La misma se realiza con el software de Sistemas de Información Geográfica (ArcMap) a partir de curvas de nivel, con las cuales se genera un Modelo de Elevación Digital (DEM), poniendo especial atención a la influencia de las calles como canales artificiales de escurrimiento

4. ANALISIS DE DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS

4.1 Situación actual

En primer lugar se procede a modelar el arroyo Moroti bajo condiciones actuales. La cuenca total de 114 has, genera un caudal de 30 m3/s. En la confluencia (nodo j10, ver figura 4),
el brazo principal transporta 22 m3/s, y el brazo secundario 4 m3/s. Los 4 m3/s restantes, se generan aguas abajo de la confluencia. En estas condiciones el nivel del agua en el canal oscila entre 1 y 1.5m de altura, dependiendo de la topografía del terreno. Valor calculado con el software ArcMap)  Modelado en SWMM

4.2 Sistemas de Lagunas

Según Tucci (Br) y Bertoni (Arg), principales referentes de hidrología/ hidráulica de Sudamérica, se requiere una superficie igual o mayor a 0.7% del área de la cuenca para lograr una atenuación económicamente viable. Para esta cuenca se requiere mínimamente un área de 7900 m2 (0.7% de 114 has).

Alternativa 1

La alternativa 1 consiste en ubicar en el brazo principal dos lagunas en serie, antes de la confluencia, la primera de 2 m y la segunda de 2,5m. En el brazo secundario se propone un dique de 1,5 m de altura. Aguas abajo de la confluencia una laguna de 2,5m. Para el caudal generado en el brazo secundario es necesario un dique de 1.5 m de altura. Este caudal es menor al generado en el brazo principal y las condiciones topográficas del mismo son más favorables ya que se cuenta con una menor pendiente y un mayor ancho. Represando a la altura anteriormente mencionada, se tiene un área de 3200 m2. Menor al área requerida.

• Alternativa 2

La alternativa 2 consiste en construir un dique de 1,5 m en el brazo secundario, un dique de 3 m en el brazo principal y, al final de la cuenca de estudio, un último dique de 3 m. En este caso, al final de la cuenca se tiene un caudal de 24 m3/s (20% de atenuación). La alternativa 3 consiste en construir un único dique de 6 m en el brazo principal aguas abajo de la confluencia. Se requiere una estructura con esta altura para obtener el área mínima en condiciones naturales necesaria para lograr una atenuación económicamente viable.

En este caso, al final de la cuenca se tiene un caudal de 22,6 m3/s (25% de atenuación). No obstante la primera alternativa es la de menor impacto, queda descartada debido a la poca área superficial que generaría el embalse lo cual la hace hidráulicamente insuficiente. La tercera alternativa fue dimensionada a partir del área superficial mínima requerida pero aún así el porcentaj e de atenuación es menor al 30 % por lo cual no justifica la obra de gran impacto en comparación a los beneficios. Se adopta la segunda como la más viable debido a que ofrece la mayor relación costo/beneficio. Es la que con menor impacto ofrece los porcentajes de atenuación de caudales más altos. Por lo anterior, en el ítem de diseño del dique, se procederá al diseño de los diques correspondientes a la segunda alternativa en vista de que las otras dos alternativas quedan descartadas.

4.3 Presupuesto.

5. CONCLUSIONES

• Alternativa 1: La construcción de 4 diques es hidráulicamente insuficiente, y plantear esta solución no es aceptable, ya que sería una obra costosa en relación a los efectos que no justificarían su precio de ejecución.

• Alternativa 2: Si bien el área superficial creada es menor a la recomendada, se produce una reducción de caudal de entrada respecto al caudal de salida de 20%.

• Alternativa 3: Para la alternativa tres el área superficial generada es aproximada al menor a la requerida, sin embargo el porcentaje de atenuación sigue siendo menor al recomendado por profesionales en el área de 30%. A lo anteriormente expuesto se agrega que, igualmente que en la alternativa 2, la velocidad en la alcantarilla de salida es elevada, lo que es inadmisible para cualquier material y requiere un tratamiento especial. No resulta conveniente la construcción de esta gran obra que implicaría un gran costo, desalojo de
personas y un bajo porcentaje de atenuación de caudal.

De las tres alternativas evaluadas, la segunda resulta la más viable debido a su relación atenuación de caudal/ magnitud de la obra y a partir de esta se procedió al dimensionamiento de los diques. No obstante, esta alternativa presenta problemas de posible cavitación de la estructura debido a las velocidades cuando la estructura entra en carga. Se recomienda un análisis para revestir la estructura con algún material para proteger de los efectos que causa la cavitación.

Si bien es cierto que la canalización y protección del arroyo, también solucionaría los problemas de inundación y desmoronamiento que son frecuentes, poniendo en riesgo a los pobladores de la zona, una laguna de detención constituye una solución efectiva para la atenuación de picos de tormenta ya que logra una verdadera disminución en los niveles de agua del canal y presenta claras ventajas si es comparada con las soluciones tradicionales como la canalización.

Los canales reducen el perjuicio de las zonas afectadas pero a causa de la transferencia del caudal de agua el problema se traslada aguas abajo. La ampliación de los sistemas de drenaje en áreas inundables resulta muchas veces inviable por los altos costos sociales involucrados y por la elevada inversión necesaria para la implantación de obras hidráulicas de gran porte. En muchos casos, a causa del alto costo o a causa de la imposibilidad del desalojo en áreas ribereñas urgen nuevas soluciones estructurales adecuándose a los sistemas existentes. El represamiento del Arroyo Moroti y la creación de una laguna artificial es un método acertado que ayudará a paliar el problema de las inundaciones de la Zona Baja, más a que la inversión de capital es mínima y los costos de operación son económicamente pequeños, por lo que no se tiene la necesidad de requerir constantemente de inversiones elevadas, que no siempre están disponibles, por lo que el proyecto solo sería factible si se aseguran condiciones de mantenimiento permanente, limpieza de los canales y obras de arte, laguna de atenuación, etc. Por todo lo expuesto, la recuperación, mejora y el represamiento del arroyo supondrá generar un importante valor ambiental y social para la cuenca. Su restauración reforzará la calidad urbana de una parte de la ciudad de Asunción y la recuperación de parte del patrimonio territorial (naturaleza y paisaje) que se ha perdido en este proceso de transformación desordenada del territorio.