Análisis y evaluación del riesgo hidrológico de la presa de Playas en Colombia

Abstract

[ES] Se realiza el análisis probabilístico y la evaluación del riesgo hidrológico de la presa de Playas, localizada al este de la ciudad de Medellín en el departamento de Antioquia (Colombia), construida en materiales sueltos, con una altura máxima de 65 m, una longitud en cresta de 460m y un volumen de almacenamiento total de 80 Hm3. Para ello se inicia con el estudio hidrológico, para determinar a través de un modelo lluvia-escorrentía el caudal asociado a las crecientes máximas en la cuenca aportante al embalse de Playas, tanto en la condición actual como considerando el posible efecto del cambio climático en la magnitud de las precipitaciones, estableciendo así los caudales de vertimientos normales y extraordinarios de acuerdo con las reglas de operación y la curva de gasto del vertedero de la presa, al igual que los hidrogramas de rotura para los diferentes escenarios y nivel previo del embalse analizados.

Para la definición de las manchas de inundación asociadas al análisis de las crecientes para diferentes periodos de retorno, tanto para caudales laminados como para los casos de rotura, se realiza la modelización hidráulica del tránsito de creciente aguas abajo de la presa Playas, en 9 Km del río Guatapé hasta la cola del embalse Punchiná, y aguas abajo de este, a través de los ríos Samaná Norte y Nare, en una longitud de 40 Km hasta su desembocadura en el río Magdalena. Para cada uno de los escenarios analizados se caracteriza la profundidad, velocidad máxima y tiempo de llegada de la lámina de agua, como insumo para la estimación de las consecuencias económicas y sociales derivadas de la ocurrencia de dichos eventos en la zona de estudio. De esta manera, al combinar las probabilidades de las solicitaciones, del fallo de la presa y de las consecuencias mediante un modelo de riesgo cuantitativo, se obtiene el análisis del riesgo hidrológico de la presa de Playas, analizando tanto el riesgo incremental de rotura de presa como el riesgo total por inundación en los ríos Guatapé y Naré (Colombia).

[EN] The probabilistic analysis and evaluation of the hydrological risk of the Playas Dam, located east of the city of Medellín in the department of Antioquia (Colombia), built with loose materials, with a maximum height of 65 m, a crest length of 460 m, and a total storage volume of 80 Hm3, are carried out. The analysis begins with the hydrological study, to determine, through a rainfall-runoff model, the flow associated with maximum floods in the watershed contributing to the Playas reservoir, both under current conditions and considering the possible effect of climate change on the magnitude of precipitation. This establishes the normal and extraordinary discharge flows according to the operating rules and the spillway discharge curve of the dam, as well as the flood hydrographs for different scenarios and the analyzed reservoir's pre-level.

For defining the flood inundation areas associated with the analysis of floods for different return periods, both for regulated flows and failure cases, hydraulic modeling of flood routing downstream of the Playas Dam is performed. It covers a distance of 9 km along the Guatapé River to the tail of the Punchiná reservoir, and downstream from there, through the Samaná Norte and Nare rivers, over a length of 40 km to their confluence with the Magdalena River. For each analyzed scenario, the depth, maximum velocity, and arrival time of the water surface are characterized as input for estimating the economic and social consequences resulting from the occurrence of such events in the study area. By combining the probabilities of the demands, dam failure, and consequences through a quantitative risk model, the hydrological risk analysis of the Playas Dam is obtained, examining both the incremental risk of dam failure and the total risk of flooding in the Guatapé and Nare rivers (Colombia).