ESTUDIO HIDROLÓGICO Y MODELACION DE AVENIDAS DEL RIO COTON

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ESTUDIO HIDROLÓGICO Y MODELACION DE AVENIDAS DEL RIO COTON

I. Generalidades

Localización Geográfica.

El proyecto Turístico, al igual que el Río Cotón se encuentran ubicado en el corregimiento de San Carlos, distrito de Panamá, provincia de Panamá, en la vertiente del Pacifico y forma parte de la Cuenca N° 138 (Río Chame). Ver Anexo Plano de la Cuenca Río Cotón

1. Característica Morfológicas

La cuenca del Río Cotón tiene una extensión territorial de 28.39 Km² hasta su desembocadura en el golfo de Panamá en el Océano Pacifico, la longitud del río principal es de 14.3 Km. La elevación máxima de la cuenca es de 278 msnm y su elevación minima es de 10 msnm, largo de la cuenca 11 Km., ancho de la cuenca 4 Km., con una pendiente media de 0.17 %; Tiene una forma alargada en la dirección Norte-Sur y un perímetro de P= 25 Km.

2. Geomorfología

Utilizando la clasificación topográfica de Murphy, nos encontramos que la geomorfología del área del proyecto es de planicies, las cuales se definen como superficies continentales de suaves pendientes, relieve local menor a 100 m.s.n.m. poca diferencia latitudinal y probabilidades de ser ondulados, horizontales, inclinados y escalonados

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Las planicies se encuentran asentadas sobre roca sedimentaria. Estas se elevan desde la costa hacia tierra adentro hasta una distancia aproximada de 200 m.

Las mismas las encontramos bordeando las costas de la Bahia de Panamá.

.

3. Geología

El proyecto se ejecutará en las áreas planas de las costas de San Carlos, Panamá, se hace patente la existencia de formaciones del cuaternario que pertenecen al grupo Aguadulce cuya composición litológica esta compuesta por conglomerados, areniscas, lutitas, tobas, areniscas no consolidadas y piedra pómez.

La actividad volcánica “Valle de Antón” influyó en la vertiente del Atlántico y el Pacífico, lo cual se comprueba por la presencia de tobas y pómez; También ayudaron los procesos químicos y físicos en la formación de las rocas sedimentarias del área las cuales son responsables de la conformación litológica del lugar.

Las rocas sedimentarias “Clásticas Terrígenas” son las más abundantes, se conforman de elementos aportados por la desintegración de rocas silicatadas más antiguas. A este grupo pertenecen las lutitas, areniscas y conglomerados encontrados en el área. Las lutitas son las rocas predominantes en el área, con una gran variedad de colores como: negro, gris, rojo, verde, chocolate y púrpura.

Sus colores dependerán de la proporción del contenido de materia orgánica y Óxidos de Hierro.

Los Materiales finos como la grava, limo y arena, al cementarse con Óxido de Hierro, carbonatos, material limoso y sílice forman guijarros conformados por conglomerados y arenisca.

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3

4. Red Climatológica

La cuenca del río Cotón pertenece a la cuenca N° 138 (río Chame). Las estaciones climatológicas activas más cercanas a la misma son las que se presentan en el Cuadro No. 1 siendo la estación de Antón que se encuentra dentro de la cuenca N° 136, marcada en azul la que se utilizó para describir las características climáticas de la cuenca del río Cotón.

Cuadro No. 1.

Estaciones Meteorológicas Próximas al Área de Estudio Nombre de

la estación

No. De la Cuenca

Latitud Norte

Longitud Oeste

Elevación (m)

Año de instalación

Chame 138 08º 35’ 79º 53’ 30 1970

Río Hato 138 08º 22’ 80º 10’ 30 1970

Antón 136 08°23´ 80°16´ 33 1969

Fuente: Etesa.

Nota: La estación Antón se utilizo debido a que tiene la información más completa y actualizada de las características climáticas cercanas al área de estudio

5. Temperatura

Se estima una temperatura Media Anual del Aire superficial de 28.5 ºC. La temperatura media máxima anual varía entre 31 y 34ºC, y la temperatura media mínima anual varía entre 22 y 25ºC.

6. Evaporación

Los datos de evaporación corresponden al período de años (2,002-2,003).

La evaporación promedio anual es 131.7 mm. El mes de más evaporación es marzo con un promedio de 242.6 y el mes más bajo es noviembre con 11.5 mm.

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4

7. Precipitación

De acuerdo al registro de datos de los años (1994-2003) en el área de estudio se estima una precipitación media anual entre 1,200 a 1,700 milímetros, siendo los meses de octubre y noviembre los de mayor precipitación y los meses de febrero y marzo los de menor precipitación. Para el año de 1995, se registro la mayor precipitación con 1,838.6 mm, luego le siguen los años de 1996 y 1998 con 1,765.3 y 1,756.9 mm respectivamente. El año de menor precipitación fue 2,002 con 1,021.5 mm. La precipitación promedio anual para el periodo de años (1994-2,003) es de 1,200 a 1,700 mm.

8. Red Hidrométrica

La cuenca del río Cotón no tiene estaciones medidoras de caudal directamente sobre su cauce por lo que no se cuenta con registros estadísticos de la cantidad de caudal que fluye por su cauce. Para estimar los caudales de crecidas de este río se recurrió al método de estimación de caudales conocido como análisis regional de crecidas máximas.

Hidrología

El río Cotón se ubica dentro de la zona de vida bosque muy húmedo tropical, que cuenta con una moderada precipitación pluvial y humedad relativa.

Estas características, su relieve plano y ondulado, así como su cercanía al mar, la convierten en un área con potencial en cuanto a recurso hídrico.

Cabe mencionar que el río Cotón constituye una de las principales fuente de agua superficial en el área, ya que mantiene un caudal permanente, que es alimentado por canales naturales de caudal intermitente que recogen las aguas de lluvia que escurren dentro del área durante la época de lluvias.

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5

Se observó que esta fuente superficial de agua presenta un alto grado de deterioro por la sedimentación (sólidos en suspensión), debido a los procesos de extracción de arena que existen en el área.

9. Análisis de las Crecida Máximas

9.1 Caudales Máximo, Mínimo y Promedio Anual

Para poder obtener los caudales máximo, mínimo y promedio anual del Río Cotón se tuvo que establecer una relación de área. Por lo tanto se tuvo que utilizar la Cuenca del Rió Anton, la cual cuenta con información de las características hidrológicas y climáticas más representativas para establecer una correlación con la cuenca en estudio Río Cotón.

Para realizar la correlación se utilizo la estación Antón Interamericana estación limnimetrica – medidora de caudal. Cabe indicar que esta estación hace años que no esta en funcionamiento, la misma era administrada por el IRHE.

9.2 Cálculos Caudales Máximo y Mínimo Río Cotón.

A_A= 28.39 Km² (Río Cotón) A_B= 86.7 Km² (Río Anton)

Datos período 1955-1987

Cuenca Río Anton (Fuente Antiguo IRHE) Caudal Máximo 57.8 m³/seg.

Ocurrido el 7 de junio de 1981 - Caudal Mínimo 0.330 m³/seg.

Ocurrido el 15 de marzo de 1983 Q bmáx= 57.8 m³/seg.

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6

Q_bmín = 0.330 m³/seg.

A_b= 86.7 km² A_a= 28.39 Km² Q_a A_a = Q_b A_b

Q_a = Q_b Aa = Ab

Qa = Qb* Aa

Ab

Q_{a màx=}.57.8 ^{m3 / seg} * 28.39 ^Km2 86.7 ^Km2

Qa màs.= 18.93 m³/seg (Caudal máximo río Cotón)

Qamín= 0.108 m³/seg (Caudal mínimo río Cotón)

9.2.1 Cálculo caudal promedio anual

A_a = 28.39 km² Río Cotón A_B = 86.7 Km²Río Antón

Datos período 1970-1996

Cuenca Río Antón (Fuente ETESA)

Caudal Promedio Anual 6.70 m^·3/seg.

Qa = QB * Aa

Ab

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7 Qapromedio anual = 6.70 m³/seg. * 28.39 Km²

86.7 Km²

Qa = 2.19 m³/seg (Caudal promedio anual río Cotón).

10. Simulación de las crecidas máxima en el rio Cotón

Las modelaciones Hidrologicas-Hidráulicas tienen la finalidad de analizar el comportamiento de los cauces ya sean naturales o artificiales, estas modelaciones en muchos de los casos están sujetas a factores variables como los son las precipitaciones y los caudales registrados en los canales naturales o artificiales. Para este estudio se realizo la modelación Hidrológica-Hidráulica del Río Coto. Estas modelaciones cubren la mayoría eventos que puedan ocurrir basándose en los métodos estadísticos.

Para esta labor se utiliza el software de aplicación HEC-RAS, creado por el cuerpo de Ingeniería del la Armada de Estados Unidos de América (US ARMY ENGINEER CORP), Este cuerpo de ingeniería desarrollo este software con el objetivo de simular las crecidas máximas para diferentes periodos de ocurrencia, al cual se utiliza la topografía de los perfiles transversales del área de influencia del proyecto, Los resultados y objetivos, se enfocan en la comprobación grafica simulada de cada uno de los niveles de crecida.

11. Ubicación del área a Modelar

La cuenca del Río Cotón tiene una extensión territorial de 28.39 Km²hasta su desembocadura en el golfo de Panamá en el Océano Pacifico, la longitud del río principal es de 14.3 Km. La elevación máxima de la cuenca es de 278 msnm y

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su elevación mínima es de 10 msnm, largo de la cuenca 11 Km., ancho de la cuenca 4 Km., con una pendiente media de 0.17 %; Tiene una forma alargada en la dirección Norte-Sur y un perímetro de P= 25 Km.

12. Análisis Regional de crecidas máximas.

En octubre de 1986, la empresa Lavalin Internacional presento en su estudio de Proyectos Hidroeléctricos de Mediana Capacidad un anexo titulado “ Análisis Regional de Crecidas Máximas”, en el mismo se establece una metodología que permite estimar la frecuencia de crecida máximas que pueden ocurrir en un sitio determinado de un río. Su uso es adecuado especialmente para aquellas cuencas no controladas, ya que solo se requiere conocer el área de drenaje de la cuenca, hasta el sitio en estudio (punto de control) y su ubicación en el país (región o zona). Este análisis se baso fundamentalmente en la información de 55 estaciones limnigráficas o de registro continuo de nivel, de las cuales 49 eran operadas por el entonces Instituto de Recursos Hidráulicos y Electrificación (IRHE) y 6 por la Comisión del Canal de Panamá /ACP).

Para elaborar el mapa de regionalización de crecidas máximas se utilizó la siguiente metodología:

-Recopilación de la información de las crecidas máximas anuales

-Revisión, extensión y relleno a nivel anual de la información de caudales máximos instantáneos.

-Determinación de las relaciones que definen la crecida media anual y el área de la cuenca.

-Elaboración de las curvas de frecuencia adimensional generalizada.

-Delimitación de las regiones hidrológicamente homogéneas.

-Elaboración del mapa que muestra las distintas regiones.

-Aplicación del Método “Análisis Regional de Crecidas Máximas”

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9

Comparación de los resultados con otros métodos.

Q prom. = K A^0.58

En donde:

Q prom. = caudal promedio en m³/s

K = Constante (depende de la región o zona) A =Área de drenaje de la Cuenca en Km²

Q máx = Factor (Q prom.)

En donde:

Q máx = Caudal máximo en m³/s

Factor= Constante (depende del período de retorno) Q prom. = Caudal promedio en m³/s

Río Cotón.

El área en estudio pertenece a la región o zona 5 (ver mapa en anexo donde se indican las zonas), por lo tanto el valor de (K) es de 13 entonces:

Q prom. = 13 (28.39 Km²) 0.58 = 90.48 m³ / s

El valor de los factores, para períodos de retorno de 1:10 años y 1:50 años son respectivamente 1.62 y 2.25 (Ver cuadro N° 15 – Tabla No.2 en anexo).

12.1. Periodo de Retorno de 1:10 AÑOS (Río Cotón)

Q máx. = 1.62 (90.48 m³/s)= 146.57 m³/s

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10

Q = 146.57 m³/s

12.2. Periodo de Retorno de 1:50 AÑOS:

(Río Cotón)

Q máx. = 2.25 (90.48 m³/s)= 203.58 m³/s

Q = 203.58 m³/s

13. Método Racional.

La formula racional es utilizada para areas menores de 250 has.

QE= CiA/360

En donde:

QE = Caudal máximo encontrado en m³/s C = Coeficiente de escorrentía

I = Intensidad de lluvia en mm/hora A = Área de drenaje en Has.

C = Coeficiente de rugosidad manning.

Suposiciones incluidas en la Formula Racional:

-El porcentaje máximo de escurrimiento para una intensidad particular de una lluvia ocurre si la duración de la misma es igual o mayor que el tiempo de concentración.

-El porcentaje máximo de escurrimiento para una intensidad específica de lluvia con duración igual o mayor que el tiempo de concentración es directamente proporcional a la intensidad de la lluvia.

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11

-La frecuencia de ocurrencia del escurrimiento máximo es la misma que la de la intensidad de la lluvia con la cual se calculó

-El escurrimiento máximo por área unitaria disminuye conforme aumenta el área de drenaje y la intensidad de la lluvia disminuye conforme aumenta su duración.

-El coeficiente de escorrentía, permanece constante en una cuenca para todas las tormentas.

14. Modelación de las Secciones del rio Cotón:

En esta simulación se proyectó indicar los niveles aproximados de crecidas máximas en periodo de retorno de 1:10 y 1:50 años para secciones tomadas del sitio del proyecto.

El rio Cotón permanece dentro de su cauce (para el periodo de retorno de 1:10 y 1:50 años), para el periodo de retorno de 10 años tenemos que la crecida máxima tiene un valor de 146.57 M³/seg. y para el periodo de retorno de 50 años el valor de 203.58 M³/seg.

El régimen de flujo que se utilizo en la modelación fue el mixto.

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12

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10

0 1 2 3 4 5 6 7

Rio Coton Plan: Plan 01 01/08/2009 06:57:58 p.m.

Geom: Rio Coto Flow : Flow 01 River = Coton Reach = RioCoton RS = 35 0K-700M

Station (m)

Elevation (m)

Leg end EG 50 Años WS 50 Años EG 10 Años WS 10 Años Crit 50 Años Crit 10 Años Ground Bank Sta

.04 .

03 5

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10

0 1 2 3 4 5 6 7

Rio Coton Plan: Plan 01 01/ 08/2009 06:57:58 p.m.

Station (m)

Elevation (m)

Leg e nd

EG 50 Años WS 50 Años EG 10 Años WS 10 Años Ground Bank Sta

.035 .04 .035

Secciones transversales del Río Cotón que presentan los niveles de crecida para periodos de retorno de 10 y 50 años, y que presentan riesgos

de desbordamiento.

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13

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10

0 1 2 3 4 5 6 7

Station (m)

Elevation (m)

Legend EG 50 Años WS 50 Años EG 10 Años WS 10 Años Ground Bank Sta

.04 .035

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10

0 2 4 6 8 10

Station (m)

Elevation (m)

Le g end EG 50 Años WS 50 Años EG 10 Años WS 10 Años Ground Bank Sta

.04 .035

(14)

14

-80 -60 -40 -20 0 20

0 2 4 6 8 10

Station (m)

Elevation (m)

Leg end EG 50 Años WS 50 Años EG 10 Años WS 10 Años Ground Bank Sta

.035 .04 .035

-80 -60 -40 -20 0 20 40

0 1 2 3 4 5 6 7

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.035 .04 .035

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15

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20

0 2 4 6 8 10

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.035 .04 .035

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0

0 2 4 6 8 10 12 14

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.035 .04 .035

(16)

16

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0

0 2 4 6 8 10 12

Station (m)

Elevation (m)

.035 .04 .035

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Station (m)

Elevation (m)

Legend

.035 .04

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17

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30

2 3 4 5 6 7

Station (m)

Elevation (m)

Legend

.035 .04 .035

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30

1 2 3 4 5 6 7

Station (m)

Elevation (m)

Legend EG 50 Años WS 50 Años EG 10 Años WS 10 Años Ground Bank Sta

.035 .04 .035

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18

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30

1 2 3 4 5 6 7

Station (m)

Elevation (m)

.035 .04 .035

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30

1 2 3 4 5 6

Geom: Rio Coto Flow : Flow 01 River = Coton Reach = RioCoton RS = -2 0K+040M

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.035 .04 .035

(19)

19

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30

1 2 3 4 5 6 7

Station (m)

Elevation (m)

.035 .04 .035

-60 -40 -20 0 20 40

1 2 3 4 5 6 7

Station (m)

Elevation (m)

.035 .04 .035

(20)

20

-60 -40 -20 0 20 40

1 2 3 4 5 6 7 8

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.035 .04 .035

-40 -20 0 20 40

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Station (m)

Elevation (m)

.035 .04 .035

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21

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30

1 2 3 4 5 6 7 8

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.035 .04 .035

-50 -40 -30 -20 -10 0 10

1 2 3 4 5 6 7 8

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.04 .035

(22)

22

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Station (m)

Elevation (m)

.035 .04 .035

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20

1 2 3 4 5 6 7

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.035 .04 .035

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23

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20

1 2 3 4 5 6

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.035 .04 .035

-40 -30 -20 -10 0 10 20

1 2 3 4 5 6 7

Station (m)

Elevation (m)

.035 .04 .035

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24

-50 -40 -30 -20 -10 0 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Station (m)

Elevation (m)

Leg end

.035 .04 .035

-40 -30 -20 -10 0 10

1 2 3 4 5

Station (m)

Elevation (m)

.035 .04 .035

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25

15. Análisis de las secciones transversales del rio cotón:

A continuación se describe las secciones en las cuales al momento de realizar la simulación de crecida para los periodos de retorno de 10 y 50 años, en los cuales se baso en el método de la crecida regional, estos perfiles presentaron algún grado de desbordamiento o con posibilidades de desbordamiento puesto que el nivel de crecida esta cerca del límite del margen del rio.

a. Descripción de las secciones:

En la sección 35 (0K-700M), presenta niveles de desbordamiento en ambos márgenes, toda estructura deberá confeccionarse por encima de los 8 metros, de altura del lecho del río.

La sección 34 (0K-680M), presenta niveles de desbordamiento en el margen derecho con visual aguas arriba, toda estructura a confeccionar debe ser por encima de los 8 metros, del lecho del río.

Para la sección 33 (0K-660M) nos muestra que los niveles de desbordamiento en el margen izquierdo, para los tiempos de retorno de 10 y 50 años, lo que indica que se debe tomar medidas de prevención sobre estructuras que estén por encima de los 7 metros, del lecho del río.

En cuanto la sección 32 (0K-640M), nos muestra que en el margen izquierdo niveles de desbordamiento para los periodos de retorno de 10 y 50 años, lo que indica que es necesario elevar estructura por encima de de los 8 metros, del lecho del río.

Para la sección 23 (0K-460M), tiene niveles de desbordamiento en el margen izquierdo por encima de los 6 metros teniendo en cuenta los valores de crecida máxima para los periodos de retorno de 10 y 50 años, lo que indica que las labores para esta área deberán efectuarse por encima de los 8.0 metros de altura del lecho del rio.

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En lo referente a la sección 22 (0K-440M), muestra que tiene niveles de desbordamiento en el margen derecho del rio por encima de los 5.50 metro, para los diferentes periodos de retorno calculados para este estudio, lo que demuestra, que las labores en esta sección deberán realizarse por encima de los 8.0 metros

La sección 8 (0K-160M), presenta niveles de desbordamiento en el margen izquierdo aguas arriba en el rio, para los diferentes periodos de retorno de 10 y 50 años, lo que nos sugiere que cualquier labor deberá hacerse por encima de los 8.0 metros, en base al lecho del rio, con el objetivo de estar por encima de los niveles de desbordamiento.

Para la sección 6 (0K-120M), presentara niveles de desbordamiento, si el nivel del agua, excede los 6 metros de altura, en el margen izquierdo, lo que no demuestra que es necesario hacer labores en esta área por encima de los 8.0 metros en base al lecho del rio.

En la sección 5 (0K-100M), presenta un desbordamiento total en el margen izquierdo, si el nivel del agua excede los 5.0 metros sobre el lecho del rio, como los muestra los tiempo de retorno de 10 y 50 años lo que nos indica que las labores en esta zona deben ejecutarse por encima de los 8.0 metros.

En lo referente a la sección 4 (0K-80M), nos indica que para los periodos de retorno de 10 y 50 años, el margen izquierdo agua arriba del rio presentara un desbordamiento, ya que el nivel esta aproximadamente por encima de los 5.50 metros, siendo necesario hacer labores por encima de de los 7.0 metros, en base al lecho del río.

La sección 3 (0K-060M), no muestra que en el margen izquierdo el nivel del agua excede los 5.50 metros de altura en base al lecho del rio, lo que nos indica que el nivel seguro de labores está por encima de los 7.50 metros, en base al lecho del río.

Siguiendo con el análisis de las crecidas la sección 2 (0K-040M), nos muestra que los noveles de crecida están por encima de los 5.50 metros, hecho que nos

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revela, que las labores a realizar deberán estar por encima de los 7.50 metros, en base al lecho del río.

En la sección 1 (0K-020M), no muestra que en el margen izquierdo agua arriba del rio los niveles de crecidas están por encima de los 5.50 metros de altura, hecho que nos demuestra que las labores se deben ejecutar por encima de los 7.50 metros, en base al lecho del rio de esta sección.

La sección -2 (0K+040M), muestra niveles cercanos al desbordamientos en ambos lados de la sección, el nivel para los periodos de retorno de 10 y 50 años por encima de los 5.50 metros.

Sección -3 (0K+060M), presenta niveles cercanos al desbordamientos en el margen izquierdo, lo que nos indican que los niveles seguros están por encima de los 7.0 metros, en base al lecho del río.

Los niveles de la sección -6 (0K+120M), nos muestran señales de desbordamientos, en el margen izquierdo, en donde los periodos de retorno de 10 y 50 años muestran que están por encima de los 5.50 metros, en base al lecho del río.

Para la sección -9 (0K+180M), los niveles, de la crecida máxima están por encima de los 5.50 metros, en el margen izquierdo del rio aguas arriba, sobre el lecho de rio, para los periodos de retornos de 10 y 50 años respectivamente.

Continuando con el análisis de los niveles de crecida para los periodos de retorno, para la sección -10 (0K+200M) nos indica que para los periodos de retorno de 10 y 50 años, llegan a tener un nivel de por encima de los 5.50 metros, sobre el lecho del río.

La sección -11 (0K+220M), nos muestra que para los periodos de retorno de 10 y 50 años presenta niveles por encima de los 5,50 metros de altura, sobre el lecho del río, en el margen izquierdo, presentando niveles seguros por encima de los 7.0 metros.

Siguiendo con el análisis de la sección -12 (0K+240M), presenta niveles de posible desbordamiento en el margen izquierdo con un nivel de de 5.50 metro de

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altura, por encima del lecho del río, tomando en cuenta los periodos de retorno de 10 y 50 años respectivamente.

Para la sección -14 (0K+280M), nos muestra que los niveles simulados para los periodos de retorno de 10 y 50 años respectivamente, indica que al agua llegara a tener una altura de 5.25 metros, por encima del lecho del río, en el margen derecho de esta sección, niveles de por encima de los 6.0 metros se pueden considerar seguros.

En la sección -20 (0K+400M), no indica que para los periodos de retorno de de 10 y 50 metros, el nivel del agua llega desbordarse en el margen izquierdo, llegando tener una altura de 5.50 metros, sobre el lecho del rio, teniéndose niveles seguros por encima de los 7.0 metros.

La sección -21 (0K+420M), nos muestra que al simular la crecida para los periodos de retorno de 10 y 50 años, nos indican que en ambos márgenes de la sección presentan desbordamiento con un nivel del agua de 5.50 metros, en base al lecho del río, los niveles por encima de los 7.0 metros se pueden considerar como seguros.

En cuanto para la sección -22 (0K+440M), nos muestran que el nivel del agua está por encima de los 5.50 metros, sobre el lecho del rio para periodos de retorno de 10 y 50 años, respectivamente, teniendo posibilidades de desbordamiento, en el margen derecho. Con niveles seguros de 7.0 metros.

Continuando los análisis con la sección -23 (0K-460M), indican que el nivel agua para los periodos de retorno de 10 y 50 años está por encima de 5.25 metros, sobre el lecho del río, con desbordamiento total en la margen izquierda, los niveles seguros están por encima del los 6.0 metros.

En la sección -27 (0K+540M), nos muestra que para los periodos de retorno de 10 y 50 años, los niveles del agua están por encima de los 5.00 metros, sobre el

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lecho del río, lo que se observa que en ambos márgenes de esta sección el desbordamiento, teniendo niveles seguros por encima de los 7.0 metros,

II. Análisis hidrológico de las Agua superficiales para el área de Estudio

1. Intensidad de lluvia

Utilizaremos las formulas de Intensidad – Duración - Frecuencia (IDF), recomendadas por el Ministerio de Obras Pública (MOP), para la vertiente del Pacífico del País, las cuales fueron desarrolladas de la recopilación de datos de lluvia desde 1921 hasta 1972. De este Estudio se generaron curvas (IDF), para períodos de retorno de 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:25, 1:30 y 1:50 años, las mismas continúan en uso (Ver Gaceta Oficial No. 24,766).

Donde :

i = Intensidad de lluvia en pulg. /hora TC = Tiempo de concentración en minutos

K y b = Constantes (dependen del período de retorno)

2. Coeficiente de escorrentía

Se define como el porcentaje de lluvia, que aparece como escurrimiento directo.

Utilizaremos un coeficiente de escorrentía promedio de 0.85, ya que el área de la cuenca, posee considerables áreas de vegetación, de sábanas y áreas boscosas.

Coeficiente de rugosidad de manning. Se define dependiendo del tipo de superficie en contacto con el agua, utilizaremos un coeficiente de 0.025, por tratarse de canales de tierra con vegetación normal sin revestir.

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30

3. Tiempo de Concentración (tc):

Se define como el tiempo requerido, para que escurra el agua, desde el punto más distante de una cuenca, hasta el punto de control del flujo o caudal. Existen varias fórmulas para calcular el tiempo de concentración, utilizaremos la de Kirpich.

En donde:

Tc = Tiempo de concentración en minutos L = Longitud de la cuenca en metros

P = Pendiente promedio de la cuenta en m/m

Río Cotón:

Tc= 0.0195 [11,000 / √ 0.17 ] 0.77

Tc= 49.91 minutos.

3.1 Estimación de los Tiempos de concentración para diferentes periodos de Retorno

Periodo de Retorno de 1:10 años (Río Cotón).

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31

QE= 0.90 X 95.50 X 2839= 677.81 m₃ 360 seg

Período de Retorno de 1:50 años (Río Cotón).

QE= 0.90 X 113.28 X 2839= 804.0 m₃ 360 seg

Cuadro Resumen de Caudales por el Método de Análisis Regional de Crecidas Máximas (Río Cotòn).

PR (Años)

ANALISIS REGIONAL DE CRECIDAS MAXIMAS (m3/s)

1:10 146.57

1:50 203.58

Nota: El caudal obtenido para un período de retorno de 1:50 años, permitirá obtener los niveles de agua en el canal o sistema proyectado, con el propósito que sirvan de referencia para establecer los niveles mínimos de terracería de áreas del proyecto que colindan con el río Cotón.

El nivel de terracería propuesto será en base a Y / H ≤ 0.80 (AASHTO) o 1.50 m.

mínimo sobre el nivel de aguas máximas extraordinarias (NAME).

III. Tipos y Propiedades de los suelos del area de Estudio.

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32 1. Características Físicas de los Suelos

Las características físicas de los suelos del área de influencia de la cuenca del Río Cotón, obtenidas mediante el método de porción de suelo húmedo al tacto son las siguientes:

Textura franco arenosa Textura arenosa

Partículas de tamaño medio y fino Grado moderado de estabilidad Suelos con drenaje moderado Moderado grado de filtración Poco pedregosos

Profundidad estimada de 1.50 metros.

2. Condiciones hidrológicas de los suelos.

El estudio de este componente físico natural, es necesario para un adecuado control de inundaciones o erosión, y así evitar efectos negativos en los proyectos.

El estado de la vegetación, la alta precipitación del clima tropical del área (promedio anual 1,200 a 1,700 m.m), el nivel de escorrentía y de infiltración, la presencia de suelos tropicales erosionables debido a su textura franco arenosa y limosa, derivados de rocas sedimentarias, profundos, en donde puede ocurrir la pérdida del horizonte “A”, como consecuencia de la tala y roza, provocando una erosión y sedimentación severa, que puede ir afectando la capacidad hidráulica de la fuente y causar daños a estructuras fluviales. Esto se debe mas a las características del suelo del área que presenta un drenaje moderado, con riesgo de inundación.

IV. Conclusiones y Recomendaciones

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A. Conclusiones

Una vez realizada la gira técnica al área de estudio y analizadas las condiciones hidro-climáticas de la cuenca en donde se va ha realizar el proyecto turístico se puede concluir lo siguiente:

• Los caudales generados en el río Cotón adyacente al proyecto para periodos de retorno de 10 y 50 años son 146.57 m³/seg y 203.58 m³/seg.

respectivamente

• La precipitación promedio es alta en el área del proyecto lo que se traduce en volúmenes considerables de escorrentía.

• Según información recopilada las actividades humanas no sostenibles como la extracción de arena y deforestación, causan un desequilibrio en el régimen Fluvial.

• El río Cotón en su recorrido próximo al área del proyecto presenta meandros que en máximos caudales pueden provocar el desbordamiento del cauce por la falta de capacidad hidráulica.

• El puente sobre el río Cotón, que está próximo al proyecto constituye un punto crítico en tiempo de crecidas del mismo.

• El tiempo de concentración es muy corto con un valor de 49.91 minutos, lo cual indica que la cuenca del rio Cotón, tiene la capacidad de desalojar el volumen de agua rápidamente, esto se debe a factores tales como, la longitud del rio que es pequeña.

B. Recomendaciones

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34

Para finalizar el presente estudio hidrológico e hidráulico del proyecto se recomienda lo siguiente:

• Mantener un nivel de terracería seguro, en los terrenos cercanos o adyacentes al río cotón.

• Los diseños de los sistemas de desalojo del agua pluvial deben contemplar la alta pluviosidad del área.

• Se debe establecer un plan de protección y conservación de la cuenca del río Cotón.

• Para mantener un buen drenaje del agua de este rio es necesario tener limpio el cauce del rio, evitando tener en la zona de influencia del proyecto la formación de embalses de tierra, basura solida, y de empalizadas, con el objetivo de controlar los desbordamientos para los diferentes volúmenes y niveles a que puede tener el agua, para los distintos periodos de retornos.

• En las áreas propensas a derrumbes, o a erosión marcada se debe realizar labores de conservación de suelo, para así evitar la pérdida de suelo y una mayor socavación de las laderas del rio.

• Se debe cumplir con la servidumbre del río

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35

V. Bibliografía

• INSTITUTO GEOGRÁFICO TOMMY GUARDIA. Atlas Nacional de Panamá. 1988

• Instituto de Estudios Nacionales. Desastres Naturales y zonas de Riesgos de Panamá. 1991.

• EMPRESA DE TRANSMISIÒN ELECTRICA. S.A, (ETESA). Datos hidrometeorológicos.,

• CONTRALORÍA GENERAL DE LA REPUBLICA DE PANAMÁ. Dirección de Estadística y Censo.Estadística Panameña Situación Física, Meteorología años 2002-2003,

• IRHE. Análisis Regional de Crecidas Máximas. Junio de 1986.

• UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ. Balance Hídrico Superficial de la República de Panamá., 1989.

• Revisión de Estudios Ambientales cercanos al área del Proyecto.

• CHOW. V. 1994. Hidrología Aplicada. Mac Graw-Hill. Bogota, Colombia.

584 Págs.

• US ARMY. 2003. Hydrologic Engineering Center. HEC-RAS. River Analysis System. 600p

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CONTENIDO DEL ANEXO

• Cuadro N° 15, donde se indican los factores para cada periodo de retorno / Lavalin Internacional.

• Cuadro con la delimitación de las regiones hidrologicamente homogéneas para determinar las crecidas máximas / Lavalin Internacional.

• Copia del mapa de la Republica de Panamá con las 7 regiones o zonas hidrologicamente homogéneas / Lavalin Internacional. (Figura N°8).

• Plano de la Cuenca del río Cotón escala 1:50,000 (IGNTG)

• Ilustracion fotografica del río Cotón

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ANEXOS

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Cuadro No. 15

TABLA DE DISTRIBUCION Índices Qmáx/Qmàx para distinto Tr

Tr Tabla #1 Tabla #2 Tabla #3 Tabla #4

2 0.92 0.93 0.95 0.93

5 1.38 1.35 1.32 1.20

10 1.68 1.62 1.57 1.45

20 2.00 1.90 1.80 1.65

25 2.10 2.00 1.90 1.75

50 2.40 2.25 2.15 1.95

100 2.75 2.55 2.40 2.10

1000 3.95 3.55 3.25 2.75

10000 5.30 4.60 4.10 3.40

DELIMITACIÓN DE LAS REGIONES HIDROLOGICAMENTE HOMOGÉNEAS

(39)

39

ELABORACIÓN DE MAPA QUE MUESTRA LAS DISTINTAS REGIONES

Para identificar las regiones de crecidas máximas se agruparon las áreas con igual ecuación e igual tabla de distribución, en ese sentido se

obtuvieron 7 zonas (Ver figura Nº 8)

Zona 1 Q máx = 34 A

^0.58

Tabla Nº 1 Zona 2

Q máx = 34 A

^0.58

Tabla Nº 3 Zona 3

Q máx = 27 A

^0.58

Tabla Nº 1 Zona 4 Q máx = 27 A

^0.58

Tabla Nº 4 Zona 5

Q máx = 13 A

^0.58

Tabla Nº 2

Zona 6 Q máx = 13 A

^0.58

Tabla Nº 1

Zona 7 Q máx = 10 A

^0.58

Tabla Nº 3

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41

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RECORRIDO EN EL ÁREA DE ESTUDIO

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Foto N°1

Vista panorámica del río Cotón en donde se puede observar su nivel normal de agua y su bosque de galería

Foto N°2

Vista parcial del río Cotón, se puede observar el alto grado de sedimentación del río producto de la concesión arenera que existe en el lugar

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Foto N° 3

Otra vista de un tramo del río Cotón en donde se puede observar los altos niveles de sedimentación, la contaminación del agua y desechos de árboles talados producto de los trabajos de extracción de arena.

Foto N°4

Vista de otro tramo del río Cotón en donde se puede observar su cauce y la altura del talud del margen del río que colinda con el proyecto.

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45

Foto N°5

En esta foto se puede observar el alto grado de sedimentación de arena que existe en el cauce del río producto de la extracción de arena. Esto afecta la capacidad hídrica e hidráulica del cauce.

Foto N° 6

Se aprecia el puente que esta ubicado sobre el río Cotón en el camino de acceso al proyecto. Este puente representa un punto crítico en el análisis hidráulico.