Análisis de la problemática hidráulica en el tramo final del Barranco de la Mora (Tarragona) y propuesta de soluciones. Estudio hidráulico

Abstract

[EN] The need to perform a flood defense study comes due to the consequences of torrential rains which happens in the last reach of Mora Ravine. located in the municipallity of Tarragona (Cataluña). The current situation is analyzed and measures are proposed in order to garantee an adequate protection level, trying to minimize the environmental impact, the execution time and the cost.

Applying the given pluviometric data and the information about the catchment area, a stadistical study is done, so as to determine the maximum annual precipitation, for the study return periods of 10, 100 and 500 years.

After that, an hydrological study is implemented, using the initial topographical and cartographic information, the distribution of land use and the visit to the area. The aim of this study is to obtain the discharge from the catchment, at the drainage point, to the study area. In order to realize it, a pseudo-distributed hydrological method is utilized, through HEC-HMS software.

Once the inflow is known, a lamination study is performed. using Excel program. This study is performed to evaluate the outflow oscillation , after the runoff crosses the different drainage works and the natural land basins.

As a result of the lamination study, the outflow hydrographs of the last drainage work are achieved. These are different of the previous ones, due to the lamination process.

Later, the hydraulic analysis of the existing canalization is implemented, in order to determine the maximum hydraulic capacity which this channel is able to handle. So as to do it, the outline and cross section are analyzed, using AutoCAD informatical tool and the measurement done in the visit. This calculated capacity is compared with the discharge obtained in the preceding study.

Due to the detected problems, solutions are proposed, using as design return period 100 years. Firstly, an enlargement of the drainage work is planned, in order to avoid damages on it and the spilling over the existing infrastructures. The restoration of the existing channel is also proposed, so as to improve rugosity values. After these measures, a new maximum value for discharge and a new channel capacity are obtained.

Applying these results, the given topographical and cartographic data and the land characteristics, the outline and cross sections for a new canalization are designed. The criteria to determine the outline are minimizing the filling volume and the expropriations. In the second case, the cross section, several factors are considered: the slope estability, the discharge and the circulation velocity. This last parameter is significant to choose the section lining. After that, the new design, which consists on three reaches and a junction, is simulated with HEC-RAS program. Finally, the economical evaluation of the solutions is done. In conclusion, the proposed solutions allow an adequate hydraulic operation of the the whole study area of the Mora Ravine.

[CA] La realizació d'aquest estudi de defensa contra les inundacions sorgeix de la necessitat d'analitzar l'incidènsia de les avingudes que tenen lloc en el tram final del Barranc de la Mora, situat en el terme municipal de Tarragona (Catalunya). Es diagnostica la situació actual i es proposen les actuacions que garanteixen un nivell de protecció adecuat, intentant minimitzar l'impacte ambiental, el temps d'ejecució i el cost. Utilitzant les dades pluviométriques facilitades i l'informació sobre la conca vertent, es du a terme un anàlisi estadístic per a determinar les avingudes asociades als períodes de retorn d'estudi, de 10, 100 i 500 anys. Gràcies a la visita de camp realitzada, l'informació de partida topogràfica, cartogràfica, d¿usos del sòl i l'avaluació pluviomètrica, es realitza un estudi hidrològic per a l'obtenció del caudals en el punt de desaigüe de la conca vertent a la zona d'estudi. Per a això, es realitza la simulació en el software HEC-HMS, empleant un model hidrològic pseudodistribuït. Una vegada coneguts els caudals entrants a la zona d'estudi, es realitza un Estudi de Laminació, per mitjà del programa informàtic Excel, s'analitza la variació produida en el caudals d'eixida, després de creuar les diverses obres de drenatge i les despressions naturals del terreny. Així, s'obtenen els hidrogrames d'eixida després de l'obra de drenatge del ferrocarril, distints als d'entrada a causa del procès de laminació. Posteriorment, es realitza un Estudi Hidràulic de la canalització existent per a la determinació de la capacitat màxima hidràulica que pot evacuar. Aquesta capacitat obtinguda es comparada amb els caudals pic obtinguts en l'estudi previ. Dada l'existència d'una problemàtica es plantegen solucions per a pal·liar la situació actual, empleant com a període de retorn de diseny el de 100 anys. En primer lloc, es realitza l'ampliació de l'obra de drenatge transversal del ferrocarril, per a evitar el seu deteriorament i el sobrevertit, i la restauració de la canalització existent, per a disminuir la seua rugositat. Tras l'aplicació d'aquestes mesures, s'obtenen uns nous caudals pic i una nova capacitat hidràulica. Aplicant aquestes noves dades, la topografia i cartografia del terreny, es disenya un traçat i unes seccions transversals. En el primer cas, es busca minimitzar el volum de terraplè i les expropiacions. En el segon cas, es tenen en compte diversos factors: l'estabilitat del terreny, els caudals circulants en cada tram i les velocitats per a l'elecció del revestiment. A continuació, per mitjà de la ferramenta informática HEC-RAS, es simula la nova canalització dissenyada, que consisteix en tres trams i una confluència, per a evacuar les aigües excedents fins al mar. Per a concloure, es du a terme la valoració econòmica de les actuacions.

En definitiva, amb les solucions plantejades es consegueix un adequat funcionament hidràulic en la totalitat del tram final del Barranc de la Mora.

[ES] La realización de este estudio de defensa contra las inundaciones surge de la necesidad de analizar la incidencia de las avenidas que tienen lugar en el tramo final del Barranco de la Mora, situado en el término municipal de Tarragona (Cataluña). Se diagnostica la situación actual y proponen las actuaciones que garanticen un nivel de protección adecuado, intentando minimizar el impacto ambiental, tiempo de ejecución y coste. Utilizando los datos pluviométricos facilitados e información sobre la cuenca vertiente, se lleva a cabo un análisis estadístico para determinar las avenidas asociadas a los periodos de retorno de estudio, de 10, 100 y 500 años. Gracias a la visita de campo realizada, la información de partida topográfica, cartográfica, de usos del suelo y la evaluación pluviométrica, se realiza un estudio hidrológico para la obtención de los caudales en el punto de desagüe de la cuenca vertiente a la zona de estudio. Para ello, se realiza la simulación en el software HEC-HMS, empleando un modelo hidrológico pseudo-distribuido. Una vez conocidos los caudales entrantes en la zona de estudio, se realiza un Estudio de Laminación, con el programa informático Excel, para el análisis de la variación producida en los caudales de salida, tras cruzar las diversas obras de drenaje y las depresiones naturales del terreno. Así, se obtienen los hidrogramas de salida tras la obra de drenaje del ferrocarril, distintos a los de entrada a causa del proceso de laminación. A continuación, se lleva a cabo un Estudio Hidráulico, para la determinación de la capacidad máxima hidráulica que el encauzamiento existente puede trasegar. Esta capacidad obtenida es comparada con los caudales pico obtenidos en el estudio previo. Dada la existencia de una problemática se plantean soluciones para paliar la situación actual, empleando como periodo de retorno de diseño el de 100 años. En primer lugar, se realiza la ampliación de la obra de drenaje transversal del ferrocarril, para evitar su deterioro y sobrevertido, y la restauración del encauzamiento existente. Tras la aplicación de estas medidas, se obtienen unos nuevos caudales pico y una nueva capacidad hidráulica. Aplicando estos nuevos datos, la topografía y cartografía y las características del terreno, se diseña un trazado y unas secciones transversales. En el primer caso, se busca minimizar el volumen de relleno y las expropiaciones. En el segundo caso, se tienen en cuenta diversos factores: la estabilidad del terreno, los caudales circulantes en cada tramo y las velocidades, para la elección del revestimiento. A continuación, mediante la herramienta informática HEC-RAS, se simula el nuevo encauzamiento diseñado, que consta de tres tramos y una confluencia, para evacuar las aguas excedentes hasta el mar. Para concluir, se lleva a cabo la valoración económica. En definitiva, con las soluciones planteadas se consigue el buen funcionamiento hidráulico en la totalidad del tramo final del Barranco de La Mora.