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DIAGNÓSTICO DE LAS APORTACIONES DE SEDIMENTOS
AL VASO CHAIREL
[160114]
Víctor M. Ponce,
Raúl Cobos Aguilar, y Porfirio Gómez Gámez
RESUMEN: xxx .
1. INTRODUCCIÓN
El presente documento establece un diagnóstico situacional de las aportaciones de sedimentos al Vaso Chairel, contenido en la Laguna del Chairel, la cual forma parte del Sistema Lagunario del Río Tamesí (SLRT), próximo a la ciudad de Tampico, Tamaulipas, México. El objetivo del estudio es determinar los volúmenes de sedimentos que ingresan al vaso en el transcurso del tiempo, con el fin de propiciar un manejo adecuado de los mismos. La función del vaso es proveer agua para uso doméstico e industrial a la ciudad de Tampico y su zona conurbada. Los sedimentos que llegan al vaso se depositan lentamente en el fondo, disminuyendo su capacidad y restringiendo su función.
La metodología del diagnóstico contempla: (1) mediciones de campo, (2) análisis hidráulicos y sedimentológicos, (3) interpretación de resultados, y (4) propuestas de manejo. Las mediciones se refieren a las descargas líquidas y sólidas, y a la evolución del fondo lagunar. Estas mediciones permitirán estimar la inversión anual para el mantenimiento del vaso con respecto a los sedimentos (Ponce et al., 2015). El estudio concluye con las propuestas para el manejo adecuado de los sedimentos con el fin de mantener la funcionalidad del vaso.
La Figura 1 muestra la ubicación geográfica de la Laguna del Chairel, ubicada al oeste de la ciudad de Tampico. Esta laguna está conformada por un cuerpo de agua heterogéneo, con varios cursos de agua perimetrales, laguna central, islotes, canal central y canales radiales. Los canales han sido construídos hace más de 50 años para facilitar el flujo. En dirección sur, la laguna se extiende hacia el este del Libramiento Poniente, uniéndose con colonias de la ciudad.
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Fig. 1 Ubicación geográfica de la Laguna del Chairel, |
2. LA LAGUNA DEL CHAIREL
La Laguna del Chairel forma parte del Sistema Lagunario del Río Tamesí, el cual consiste de veintidós (22) lagunas distribuídas a lo largo de las márgenes del río (Ponce et al., 2015). De este sistema lagunario, la Laguna del Chairel es la más próxima a la ciudad de Tampico, abarcando una extensión de 1,710 ha.
Los elementos principales de la Laguna del Chairel, mostrada en el centro de la Fig. 2, son:
Cruz Chica, localizada en la confluencia de los brazos izquierdo y derecho del Río Tamesí, los cuales circundan a la Laguna Vega Escondida (extremo superior izquierdo de la Fig. 2);
Confluencia del brazo izquierdo del Río Tamesí con el Canal Central;
Entrada del Canal Central a La Laguna Chairel Norte (Corchal);
Entrada de la Laguna Chairel Norte al Canal Central Sur;
Intersección del Canal Central Sur con el Libramiento Poniente;
El Vaso Chairel, localizado en el extremo sur de la Laguna del Chairel, aguas abajo del Libramiento Poniente;
El Tajo Tancol, por el cual la Laguna de Tancol, ubicada al norte de la Laguna del Chairel, fluye hacia el brazo izquierdo del Río Tamesí.
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Fig. 2 Ubicación de los elementos principales de la Laguna del Chairel. |
3. EL VASO CHAIREL
El Vaso Chairel está ubicado inmediatamente aguas arriba del Dique No. 5 del sistema lagunario. Por lo tanto, constituye el término o punto de llegada de los sedimentos que se originan en la cuenca. El vaso es el área de almacenamiento próxima a la obra de toma, la cual abastece a la Planta Potabilizadora Altavista. Este vaso es el área estratégica para las mediciones batimétricas.
La Figura 3 muestra:
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Fig. 3 El Vaso Chairel y sus proximidades. |
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Fig. 4 Detalle de la obra de toma. |
4. LAS APORTACIONES DE SEDIMENTOS
Los sedimentos que llegan al Vaso Chairel están constituídos principalmente por arenas, limos, y arcillas provenientes de las zonas altas y medias de la cuenca del río Tamesí. Esta última abarca una extensión de 16,967 km2 ubicados predominantemente en el sur de Tamaulipas, con una muy pequeña porción en el sur de Nuevo León. El Dique No. 5 (Fig. 3) constituye una represa en la cual se detiene y retiene el flujo. Por lo tanto, en todo el Vaso Chairel se dan las condiciones propicias para la sedimentación.
El transporte y suspensión de sedimentos fluviales está regido principalmente por leyes de carácter físico. En particular, la relación de Lane (1955) describe la variación de la descarga sólida de sedimentos con la pendiente (o gradiente) hidráulica prevaleciente. La relación de Lane es:
| Qs ds ∝ Qw Gh | (1) |
en la cual Qs = descarga sólida, ds = diámetro de la partícula de sedimento, Qw = descarga líquida, y Gh = gradiente hidráulico. En el caso de almacenamiento, el gradiente hidráulico prevaleciente se aproxima a cero; por lo tanto, la descarga sólida tiende a ser nula, produciéndose la sedimentación en el fondo del vaso.
El problema consiste en determinar la cantidad de sedimentos que se depositan
en el fondo del Vaso Chairel a lo largo del tiempo, a mediano y largo plazo. En la práctica,
la cantidad de sedimentos depositados son función de las variables hidráulicas y sedimentológicas locales.
5. NECESIDADES DE DATOS
Para propósitos de este estudio, el volumen de control está representado por la geometría del Vaso Chairel (Fig. 3). La sección de aforo se muestra en la Fig. 5 (línea de color amarillo). La Figura 6 muestra una vista panorámica de esta sección, tomada desde el extremo este, en la Colonia Chairel.
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Fig. 5 Sección de aforo del volumen de control. |
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Fig. 6 Vista panorámica de la sección de aforo propuesta. |
Se prevén las siguientes mediciones:
- Descarga líquida en la sección de aforo.
- Descarga sólida en la sección de aforo.
- Características de los sedimentos.
- Batimetría del volumen de control.
6. PROGRAMA DE RECOLECCIÓN DE DATOS
Las mediciones de descarga líquida se efectuarán en la sección de aforo. Esta mediciones consisten de dos componentes:
- Descarga líquida, con un intervalo de 3 meses entre mediciones.
- El nivel del agua, con mediciones diarias.
Se planea inicialmente una duración de medición y registro de 10 aņos, extendible hacia el futuro en intervalos de 10 aņos.
Las mediciones de descarga sólida y características de los sedimentos se efectuarán cada
- Descarga sólida, y
- Caracteristicas de los sedimentos suspendidos y de fondo.
- Caracteristicas del material azolvado.
Se planea inicialmente una duración de medición y registro de 10 aņos, extendible hacia el futuro en intervalos de 10 aņos.
Las mediciones batimétricas en el volumen de control se efectuarán con una frecuencia de 3 meses.
7. ANÁLISIS DEL SISTEMA
El análisis del sistema comenzará luego de un aņo de recolección de datos, y continuará cada aņo conforme se generen nuevos datos. El análisis consiste de los siguientes pasos:
Desarrollo de la curva de gasto para la sección de aforo.
Balance de masa líquida.
Cálculo del transporte de sedimentos con el método de Einstein Modificado (Ponce, 2015).
Balance de masa sólida.
Ajuste del cálculo de transporte de sedimentos con los datos batimétricos.
Análisis de la variación espacial y temporal de los azolves.
8. EQUIPAMIENTO PROPUESTO
El equipo de campo requerido para este estudio consta de lo siguiente:
Equipo de aforo de descarga líquida.
Equipo de muestreo de sedimentos suspendidos y de fondo.
Equipo de muestreo de sedimentos azolvados.
El equipo recomendado para el aforo de descarga líquida consta de medidores ultrasónicos para velocidades y secciones transversales. Estos medidores funcionan calculando el tiempo transcurrido entre la emisión de una seņal analógica y la recepción correspondiente.
El equipo recomendado para el muestreo de sedimentos suspendidos es el muestreador
tipo
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Fig. 7 Muestreador de sedimentos suspendidos U.S. DH-48. |
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Fig. 8 Muestreador de sedimentos de fondo U.S. BL-84. |
El apoyo logístico y equipo complementario necesario para la operaciones de muestreo se gestionará con las instituciones municipales y estatales involucradas.
9. INVERSIÓN PROPUESTA
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BIBLIOGRAFÍA
Lane, E. W. 1955. The importance of fluvial morphology in hydraulic engineering. Proceedings, American Society of Civil Engineers, No. 745, July.
Ponce, V. M., R. Cobos Aguilar, y P. Gómez Gámez. 2015. Manejo del Sistema de Captación de Agua Potable de la Ciudad de Tampico y Zona Metropolitana, Tamaulipas, México. Reporte en línea.
Ponce, V. M. 2015. online_modified_einstein: Total sediment discharge by the Modified Einstein Procedure. Calculador en línea.