Proyecto De Presa

Reporte del Proyecto de la Presa Amina

Preparado para el Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos, República Dominicana

Rob Sowby, Sam García, y Erik McCarthy

Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de Brigham Young, Utah EUA

Abril 2012

Tabla de Contenido

Resumen Ejecutivo 1

Introducción 2

Características de la Cuenca 2

Área 3

Número de Curva y Terreno 3

Datos de Precipitación 4

Factor de Reducción de Área 5

Características del Embalse y Presa 6

Disponibilidad de Agua 6

Almacenamiento para Sequías 8

Modelo de Calibración HEC-HMS 10

Control de Inundación 12

Enrutamiento del Embalse 12

Modelo de Inundación con HEC-RAS 15

Modelo GSSHA de Inundación Causada por Ruptura de la Presa 18

Energía Hidroeléctrica 20

Evaporación 21

Sedimentación 21

Conclusión 21

Resumen Ejecutivo

El siguiente informe resume nuestra investigación de la presa de Amina propuesta en la República Dominicana. Nuestro estudio incluyó un análisis de viabilidad hidrológica, así como una evaluación de los beneficios relacionados con la disponibilidad de agua, almacenamiento para sequías, el control de inundaciones, y la energía hidroeléctrica.

Nuestro análisis reveló varios problemas que serán discutidos en detalle en el reporte. En primer lugar, las demandas propuestas son desconocidas. La demanda de riego, agua potable, energía hidroeléctrica, y la evaporación deben ser conocidos para un balance hídrico concluyente. En segundo lugar, la propuesta de la pipa inferior de salida se ha especificado con un diámetro de 2.0 m. En base en nuestros cálculos, este tamaño es insuficiente para pasar el caudal requerido de 100 m3/s, y se debe cambiar el diámetro a 2.5 m. En tercer lugar, no había suficiente información disponible sobre las instalaciones hidroeléctricas, incluyendo la elevación de admisión, la diferencia en presión, y la ubicación. La investigación o la redefinición de estos datos es necesario si energía hidráulica sostenible se va a desarrollar en este sitio.

A pesar de la falta de alguna información, desde un punto de vista hidrológico, la Presa Amina es factible. Históricamente, hay suficiente agua para proporcionar el flujo propuesto regulado, con reducción en el flujo durante la fase de llenado y periodos de sequía. La construcción de una represa también permitiría el almacenamiento de agua para las sequías y mejoraría la fiabilidad de flujo para las regiones aguas abajo. La presa también proporcionará protección contra las inundaciones considerables y ofrecerá un potencial para el desarrollo de energía hidroeléctrica.

Factores geológicos y estructurales también deben ser considerados, junto con asuntos no técnicos, pero en nuestra opinión el proyecto es factible y beneficioso desde el punto de vista hidrológico.

Introducción

La Agencia Nacional de Aguas de la República Dominicana, el Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos (INDRHI), ha propuesto construir la Presa Amina, cerca de la ciudad de San José de las Matas, con la presa a unos 1.5 km aguas abajo de la confluencia de los ríos Amina e Inoa . El proyecto propuesto tiene como objetivo proporcionar beneficios para el almacenamiento para la sequía, el flujo regulado, control de inundaciones, y energía hidroeléctrica para la región.

Anteriores informes técnicos relacionados con el embalse de Amina fueron realizados por Hanson & Rodríguez en 1978 como parte de un Plan Maestro del Río Yaque del Norte, y por SOGREAH-SERCITEC en 2003 como parte de otra iniciativa de control de inundaciones. La mayoría de los detalles acerca de la presa han sido expuestos por Hanson & Rodríguez.

Sin embargo, nuevos datos y una mejor tecnología están disponibles para actualizar algunos aspectos del proyecto. Nuestro objetivo fue evaluar el embalse propuesto desde una perspectiva hidrológica, analizando la disponibilidad de agua basada en datos históricos y evaluando el potencial de los beneficios antes mencionados. En las páginas siguientes vamos a discutir con más detalle:

• Características de la cuenca

• Embalse y características de la presa

• Disponibilidad de agua

• Almacenamiento para sequías

• Modelo de calibración

• Control de inundaciones

• Energía hidroeléctrica

Nuestras conclusiones sobre el proyecto será discutido al final del informe.

Características de la Cuenca

La Tabla 1 resume las características de la cuenca utilizadas en este estudio. Estas características serán analizadas en las páginas siguientes.

Tabla 1: Características de la Cuenca

Área de la cuenca CN compuesto calculado CN compuesto ajustado Precipitación Máxima Probable (24-hour) Precipitación promedio anual Grupo predominante de suelo hidrológico

339 km2

73 86

600 mm 1200 mm C

Área

El área tributaria del embalse propuesto incluye las cuencas de los ríos Amina e Inoa. Usando el Sistema para Modelar Cuencas Hidrográficas (Watershed Modeling System, WMS) y un modelo de 30 m de elevación digital (DEM), se calculó la dirección del flujo con TOPAZ y el delineado

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de la cuenca (Figura 1). WMS calculó un área de 349 km ; INDRHI indica un área de 339 km . La diferencia puede atribuirse a la colocación exacta de la ubicación de salida o la baja resolución en el DEM.

Número de Curva y Terreno

Con base en archivos de forma de tipo de suelo y uso de la tierra, se utilizó WMS para calcular un número de curva (NC) compuesto de 73. Sin embargo, como se discutirá más adelante, nuestros modelos de HEC-HMS no produjeron suficiente volumen de escurrimiento con este NC. Dado que la mayor precipitación ocurre durante la temporada de lluvias en la República Dominicana, se sospecha una "condición húmeda" (Condición 3) que por lo general se puede aplicar para el NC. Basado en tablas de ajustes de NC para las condiciones antecedentes, en última instancia se eligió un NC de 86.

El terreno y la vegetación típica de la cuenca se ilustran en la Figura 2.

Datos de Precipitación

A continuación, se reunieron los datos de precipitación de la cuenca. Al inicio, tres medidores cercanos se utilizaron para determinar la precipitación media con polígonos de Thiessen. Sin embargo, no pudimos calibrar la serie de tiempo de precipitación a la serie de tiempo de flujo disponible. Esto podría ser debido al drástico tamaño de la cuenca y la escasez geográfica de los datos de precipitación.

En lugar de utilizar datos de precipitación y calibrarlos con los datos de flujo, se decidió utilizar mapas de frecuencia de precipitación proporcionados por el INDRHI. Los contornos de los mapas de frecuencia de precipitación de 2.33-, 5-, 10-, 25-, 50-, y 100-años de tormentas de 24-horas fueron digitalizadas en el WMS. Luego, utilizando WMS, la precipitación área ponderada se calculó sobre la cuenca para cada tormenta. Un mapa de frecuencia de precipitación digitalizado en WMS puede verse en la Figura 3.

De acuerdo con el INDRHI, la precipitación promedio en la cuenca es de 1200 mm/año.

Factor de Reducción de Área

Con el fin de compensar el tamaño de la cuenca, un factor de reducción de profundidad de área se utilizó para ajustar los valores de precipitación de acuerdo con el tamaño de la cuenca. Utilizando el método utilizado por la Oficina de Reclamación de EE.UU., se determinó que un área de cuenca de 350 kilómetros cuadrados, debe utilizar un factor de reducción de la profundidad de área de 0.91. Este factor se multiplicó por el área ponderado de los valores de 24-horas de precipitación que se determinaron en WMS para obtener la precipitación promedio sobre toda la cuenca.

Por otra parte, para determinar la precipitación máxima probable (PMP) para la cuenca, hemos seguido el protocolo del INDRHI y utilizado los valores de 24 horas de precipitación del huracán Jeanne en el 2004 según lo registrado en Puerto Rico. Esto produjo un PMP de 24 horas de 600 mm.

Una vez que los datos de precipitación estuvieron listos, desarrollamos un modelo HEC-HMS. La tormenta SCS Tipo II de 24 horas se utilizó debido al protocolo del INDRHI. Para las pérdidas en la cuenca, el método de numero de curva SCS fue utilizado. Para la atenuación del hidrógrafo, el método de transformación de Clark fue utilizado.

Características del Embalse y Presa

De acuerdo con Hanson & Rodríguez, el Embalse de Amina tendrá una capacidad de almacenamiento útil de 337,000,000 m3. Esto es consistente con nuestros cálculos basados en el DEM y las características de la cuenca. La superficie máxima del embalse (a plena capacidad) será 14.0 km2.

La presa propuesta se encontrará en un cañón, cerca de 1.5 km aguas abajo de la confluencia de los ríos Amina e Inoa, en el lado norte de la cuenca. De acuerdo con Hanson y Rodríguez será una presa de gravedad de hormigón con una altura de 86.0 m, una longitud de cresta de 230 m, y un aliviadero a la altura de 400.0 m. La capacidad del

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