Abastecimiento de Colindres
| Trabajo sobre SIG | |
|---|---|
| Título | Abastecimiento de Colindres |
| Autores | Fátima Canalda Moreu (2026); Francisco Rodríguez Morales (2631); Fernando Trujillo (2430); Pablo Vallejo Valle (2640) |
| Asignatura | Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil |
| Curso | Curso 20/21 |
| Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura | |
1 Introducción
En este trabajo se plantea un análisis detallado de la precisión de los diferentes Modelos Digitales del Terreno. Vamos a resolver un problema de abastecimiento de agua en un núcleo poblacional, con ayuda de la aplicación QGIS y los conocimientos adquiridos en la asignatura de "Sistemas de Información Geográfica (SIG)".
En la asignatura de Infraestructuras, cursada el año pasado, realizamos el abastecimiento de agua de la localidad de Colindres (Cantabria). Dicho abastecimiento consistió en la construcción de una presa que permitiera almacenar el agua para una población de 16.968 habitantes en 50 años con una dotación de 300 l/día*hab, es decir, 1.86 hm3/año; y en la construcción de una conducción que permitiera el abastecimiento por gravedad.
Realizamos un análisis centrándonos en cómo difieren los resultados si empleamos, por un lado, otro software, pues el trabajo fue realizado mediante ArcGis y el presente es realizado mediante QGis; y por otro lado, empleando, para la obtención de cerradas, para la conducción... una precisión distinta en cuanto a los Modelos Digitales del Terreno (MDT). Se propone, para ello, analizar una curva de llenado a la cota de coronación de la presa, el trazado de la conducción y, como aplicación de nuevos conceptos, el empleo de otros recursos provenientes del Inventario Nacional de Erosión de Suelo (INES).
1.1 Situación general
Colindres está ubicado en la comarca de la costa oriental de Cantabria, concretamente entre la desembocadura del río Asón y la costa. El municipio está a 46 kilómetros de Santander. Colindres limita al norte y al este con el municipio de Laredo; al sur y sureste, con el de Limpias; y, al oeste, con la localidad de Treto. Los arroyos más importantes son, de norte a sur, el Regato Madre, el Arroyo de Santolaja, el Arroyo de San Roque y el Regato de Linares. La ría de Limpias es otro de los recursos fluviales, formada por la desembocadura del río Asón, al unirse con la ría de Rada pasa a denominarse ría de Treto, una de las que conforman la bahía de Santoña. Colindres limita al oeste con la ría de Treto. La ría de Limpias delimita Conlindres por el sur.
Dentro del término municipal de Colindres hay una parte de la reserva natural de las marismas de Santoña. El clima es suave y la precipitación es significativa, con precipitaciones incluso durante el mes más seco.
1.2 Localización y estudio de las cerradas
Encontramos cuatro posibles cerradas hacia el Sur de Colindres. Analizamos tanto la geología como la permeabilidad de las rocas predominantes, y concluimos que, a priori, eran cerradas bastante competentes.
- Cerrada 1: Se sitúa sobre el Rio Miera. Es la más alejada de Colindres, si bien, es escogida por la buena topografía, se analizaron las curvas de nivel y aparentemente darían un buen embalse.
- Cerrada 2: Se encuentra en uno de los principales ríos, el Asón, es por eso la elección fundamental de esta cerrada, si bien, su gran desventaja podría ser la proximidad a una zona de especial conservación (ZEC).
- Cerrada 3: Ubicada en el Río Calera. La topografía es bastante adecuada, ys la cota de la cerrada es considerablemente alta. Su gran desventaja, la posibilidad de inundación en la carretera N-126.
- Cerrada 4: Está en el Río Carranza, probablemente sea la más competente de todas. Se encuentra a una distancia bastante adecuada para que no haya mucha pérdida de carga en la conducción.
Después de descartar las dos primeras cerradas, por los altos costes, la aportación excesiva de sedimentos y/o la necesidad de reubicar tres municipios, escogemos la cerrada 3, pues, si bien las dos últimas presentan características similares, la cerrada 4 supondría un coste superior.
1.3 Materiales disponibles en la zona
Para la elección de los materiales de la presa, es necesario estudiar los materiales disponibles en el entorno de las cerradas, así el impacto ambiental en la zona se vería disminuido. Por estos motivos, se opta en primer lugar por las presas de núcleo impermeable arcilloso con espaldón de grava, ya que ésta proviene del vaso de la cerrada. Es un material que habría que retirar para asegurar la impermeabilidad del terreno. Se le da uso en la escollera, reduciendo así el coste por traslado de material. El núcleo sería de limos arcillosos, los cuáles también se encuentran en el vaso. La cantidad de ambos material sería más que suficiente para nuestra presa. Por último, hemos decidido optar por una presa de núcleo inclinado de limos arcillosos, y espaldones de grava. Esta opción resulta muy interesante ya que nos encontramos en una zona con clima muy lluvioso, y para las construcción del núcleo se requiere una determinada humedad, que es difícil de controlar mientras llueve. Que el núcleo esté inclinado nos permite seguir trabajando en su construcción independientemente del clima, lo cuál supone un ahorro económico, ya que disminuye el tiempo de construcción.
2 Metodología
2.1 Estudio
De cara a realizar los análisis emplearemos dos fuentes de datos, una será el Instituto Geográfico Nacional (IGN) y la otra será el visualizador de Cantabria. El análisis consistirá de la comparación entre los MDT de tamaño 5x5, 25x25, ambos del IGN; y la Base Topográfica Armonizada de 2007 a escala 1/5000 y Base Topográfica Armonizada de 2010 a escala 1/1000, pero mediante interpolación TIN, ambos del visualizador de Cantabria.
- MDT 25x25: Con este tamaño de cuadrícula el proceso que realizaremos consistirá en primer lugar, en crear una cuenca en el punto de la presa correspondiente a la solución previa, dicho punto se encuentra a la cota 224m. Para ello debemos unir primeramente los distintos MDT mediante “Miscelánea -> Combinar”. Seguidamente, con el comando de ráster “r.watershed” crearemos la capa de dirección de flujo necesaria. A continuación, la capa de dirección de flujo creada (“dirección_drenaje”) será el input del siguiente comando “r.water.outlet” con el que obtendremos la cuenca hidrográfica (“cuenca_presa”) de nuestro punto de presa seleccionado de manera muy precisa, pues debe estar encima de la dirección de flujo. Después debemos emplear “r.mask.rast” que nos limitará el área de análisis únicamente a la cuenca, y por último, podremos obtener el embalse a la cota de 242.8m siendo esta la cota de coronación de la presa estudiada mediante el comando “r.lake”
- MDT 05x05: Para este tamaño de cuadrícula (el más preciso de todos), se han seguido exáctamente los mismos pasos que se han mencionado para el MDT 25x25.
- BTA 2007: Utilizando la Base Topográfica Armonizada, hemos seguido prácticamente el mismo procedimiento que con los MDTs anteriores. Como Colindres está situado muy al Este de Cantabria, nuestra cuenca ocupa parte del País Vasco y, al utilizar "mapas.cantabria", no hay información sobre lo que pasa más allá de la frontera entre ambas Comunidades Autónomas. Eso supone que la Cuenca obtenida no tenga las mismas dimensiones que con los MDTs de tamaño 25x25 y 05x05. Además, el comando “r.mask.rast” dio algunos problemas al efectuarse en un Mac, pero pudimos solucionarlo recurriendo a un windows.
- BTA 2010, TIN: Hemos descargado del portal "mapas.cantabria" las capas vectoriales tipo shape, líneas y puntos del relieve y, después, mediante el comando "unir capas vectoriales", hemos obtenido dos archivos; uno de líneas y otro de puntos, de todas las cuadrículas necesarias para cubrir la dimensión de nuestra cuenca, a continuación, con el comando "interpolación TIN" hemos obtenido un ráster, que será el que usaremos para repetir el proceso descrito anteriormente en el apartado MDT 25x25. Para este último, el procedimiento consistirá en primer lugar en obtener las curvas de nivel del mapa, posteriormente se realizará una interpolación “TIN” siendo el atributo la cota y con líneas de ruptura para obtener el ráster del terreno.
2.2 Comparación de la superficie y volumen de agua embalsada en la cuenca hidrográfica
Tras realizar el procedimiento mencionado anteriormente, los resultados se ven recogidos en las siguientes imágenes, junto con la superficie y volumen embalsada en cada caso.
- MDT 25x25: La superficie obtenida es de 191.250 m2, y el volumen de 2.346 hm3.
- MDT 05x05: La superficie es de 193.525 m2, y el volumen de 2.396 hm3.
- BTA 2007: La superficie es de 187.850 m2, y el volumen de 2.290 hm3
- BTA 2007, TIN: Con una superficie de 49.829.503,61 m^2 y un volumen de 12.048.774.124,85m3
2.3 Comparación del perfil de la conducción en los puntos más críticos de la misma
Mediante “profile.tool” obtendremos el perfil de la cerrada con cada MDT, estando el terreno situado a la cota 224m en todos ellos.
2.4 Otros aspectos (inventario Nacional de Erosión de Suelos)
Hemos acudido al INES con el objetivo de emplear otra herramienta. En este caso, hemos creado un mapa temático de la potencia a la movilidad de masa en la zona de nuestra cuenca. Dicha potencia de movilidad es una media ponderada de distintos factores, tales como la erosión laminar, la intensidad de precipitación y el propio movimiento de masa. Con esta herramienta podremos analizar el riesgo a que se produzca erosión en nuestra cuenca.
Dicho mapa temático se encuentra en el anexo y resulta que la potencia de movilidad es alta (3) y muy alta (4) en toda la cuenca, lo cual se deberá prestar atención a este fenómeno.
3 Conclusiones
Basándonos en los resultados previamente obtenidos, hemos considerado que el ráster más preciso es el correspondiente al tamaño de hoja 05x05 del IGN, por ello hemos obtenido la curva de llenado de este modelo digital del terreno que servirá de comparación con el realizado en el trabajo de Infraestructuras Hidráulicas (IIHH).
Se alcanzó, en coronación (242,8 m) una capacidad de 2.346.022,35 m3 = 2,346 hm3 ocupando un área de 191.207 m2.
Con el complemento Profile Tool hemos obtenido la siguiente gráfica:
4 Referencias
Nacional, I. and Nacional, I., 2020. Instituto Geográfico Nacional. [online] Ign.es. Available at: <https://www.ign.es/web/ign/portal>
Mapas.cantabria.es. 2020. Mapas Cantabria: Visualizador De Mapas Del Gobierno De Cantabria. [online] Available at: <https://mapas.cantabria.es/>
Mapa.gob.es. 2020. Inventario Nacional De Erosion De Suelos. [online] Available at: <https://www.mapa.gob.es/es/desarrollo-rural/temas/politica-forestal/inventario-cartografia/inventario-nacional-erosion-suelos/>
