CM-CD-02 INFORME DE SEDIMENTOS - Cormagdalenaweb01eja.cormagdalena.com.co/aplicaciones...estudio de sedimentos en el canal del dique y su efecto en la bahÍa de cartagena informe cm

UNIVERSIDAD

NACIONAL DE COLOMBIAS E D E B O G O T Á

FACULTAD DE INGENIERÍADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AGRÍCOLA

LABORATORIO DE ENSAYOS HIDRÁULICOS

ESTUDIOS E INVESTIGACIONES DE LAS OBRAS DE RESTAURACIÓN AMBIENTAL Y DE NAVEGACIÓN DEL

CANAL DEL DIQUE

Estudio de sedimentos en el Canal del Dique y su efecto en la Bahía de Cartagena

Informe CM - CD - 2

Bogotá D.C., Enero de 2007

ESTUDIOS E INVESTIGACIONES DE LAS OBRAS DE RESTAURACIÓN AMBIENTAL Y DE NAVEGACIÓN DEL CANAL DEL DIQUE

ESTUDIO DE SEDIMENTOS EN EL CANAL DEL DIQUE Y SU EFECTO EN LA BAHÍA DE CARTAGENA INFORME CM - CD - 2

CONVENIO INTERADMINISTRATIVO LEHUN-CM-I 037/2005 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA LABORATORIO DE ENSAYOS HIDRÁULICOS

EQUIPO DE TRABAJO

Profesores Universidad Nacional Carlos Eduardo Cubillos P. Director Silverio Farías Mendoza Coordinador del proyecto Leonel Vega Estudio y modelación Ambiental Jaime Iván Ordóñez Modelación Física, hidráulica y sedimentológicaGabriel Pinilla Limnología Luís Alejandro Camacho Modelación Matemática y de Calidad de Agua Erasmo Rodríguez Modelación Hidrológica Guillermo Ángel Geotecnia Manuel Moreno Geología y Geomorfología César Rodríguez Hidrogeología Rafael O. Ortiz Mosquera Comité asesor del convenio Francisco Gutiérrez Comité asesor del convenio

Asesores Externos Antonio Franco Espinel Especialista en Estructuras Claudia Mayorga Estudios Económicos Raquel Duque Asesor de Calidad

Personal LEH José Urián Ingeniero de Proyecto Andrés Vargas Ingeniero de Proyecto Enif Medina Ingeniera de Proyecto Diana Cortés Ingeniera de Proyecto Lizeth Granados Ingeniera de Proyecto Juliana Duarte Coy Bióloga Auxiliar Mily Rocío González Aldana Ingeniera de Sistemas Alejandro Logueira Ingeniero Auxiliar Gabriela Forero Ingeniera Auxiliar Andrés Zuluaga Ingeniero Auxiliar Juliana Tacha Ingeniera Auxiliar Angélica Rodríguez Ingeniera Auxiliar Claudia Amaya Ingeniera Auxiliar Henry Rodríguez Administrador Lucas Bernal Peñuela Inspector de Exploración de suelos Leonor Martínez R. Dibujante Ma. De los Ángeles Rivera P. Secretaria Yajaira Ortiz Auxiliar Administrativo





LISTA DE INFORMES

CM - CD - 1: Informe Principal CM - CD - 2: Estudio de sedimentos en el Canal del Dique y su efecto en la Bahía de Cartagena CM - CD - 3: Modelación física del Río Magdalena en la bifurcación del Canal de Dique CM - CD - 4: Aspectos climáticos e hidrológicos de la ecorregión del Canal del Dique CM - CD - 5: Recopilación y síntesis de la información geológica y geomorfológica de la ecorregión del Canal de Dique CM - CD - 6: Estado limnológico de la ecorregión del Canal de Dique CM - CD - 7: Modelación Matemática, Hidráulica y de Calidad del Agua del Canal del Dique CM - CD - 8: Evaluación ambiental de la ecorregión del Canal del Dique CM - CD - 9: Evaluación de la Hidrogeología del bajo Canal del Dique CM - CD - 10: Exclusor de Sedimentos: Predimensionamiento de Obras CM - CD - 11: Exploración Geofísica del sector de Calamar





CONTENIDO

Pág. LISTA DE ANEXOS ............................................................................................................. 6 LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................ 7 LISTA DE TABLAS .............................................................................................................. 9 1. ASPECTOS GENERALES.......................................................................................... 10 1.1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 10 1.2. OBJETIVO ............................................................................................................... 10 1.2.1. La bahía de Cartagena ......................................................................................... 10 1.2.2. El Canal del Dique ................................................................................................ 11 2. INFORMACIÓN HIDROLÓGICA ................................................................................ 14 2.1. ESTACIONES HIDROMÉTRICAS EN EL SECTOR DE ESTUDIO......................... 14 2.2. MEDICIONES REALIZADAS POR OTRAS ENTIDADES ....................................... 15 2.2.1. Mediciones de la Universidad del Norte................................................................ 15 2.2.2. Mediciones del Ministerio de Medio Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial... 17 2.2.3. Mediciones del LEH - Universidad Nacional de Colombia.................................... 18 3. COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO .......................................................................... 20 3.1. COMPORTAMIENTO DE LOS NIVELES ................................................................ 20 3.2. PENDIENTES DE LA SUPERFICIE DEL AGUA EN EL CANAL DEL DIQUE ........ 24 3.3. PROFUNDIDAD DEL AGUA Y CALADOS ÚTILES DEL CANAL ........................... 26 3.4. TASAS DE DERIVACIÓN DE CAUDAL HACIA EL CANAL DEL DIQUE................ 28 3.5. CUÑA SALINA EN EL CANAL................................................................................. 29 3.6. CAUDALES LÍQUIDOS............................................................................................ 29 3.7. TASAS DE DERIVACIÓN DE SEDIMENTOS HACIA EL CANAL DEL DIQUE....... 33 4. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS............................................................................. 34 4.1. GENERALIDADES................................................................................................... 34 4.2. TIPOS DE CARGA Y MODOS DE TRANSPORTE ................................................. 34 4.3. AFOROS DE CAUDAL ............................................................................................ 36 4.4. CAUDALES SÓLIDOS EN EL CANAL DEL DIQUE ................................................ 38 4.5. ESTIMACIÓN DE LAS CARGAS ANUALES MEDIDAS EN SUSPENSIÓN ........... 44 4.6. CARGA DE MATERIAL DEL LECHO EN EL CANAL.............................................. 45 4.6.1. El Método de Einstein ........................................................................................... 45 4.6.2. Información Básica................................................................................................ 47 4.6.3. Información Topográfica de los Cauces................................................................ 47 4.6.4. INFORMACIÓN SEDIMENTOLÓGICA................................................................. 48 4.6.5. Información Hidrológica ........................................................................................ 51 4.6.6. Cálculo de la capacidad de transporte de carga de material del lecho................. 51 4.7. DETERMINACIÓN DE LA CARGA REAL DE SEDIMENTOS DEL LECHO ........... 52





4.8. CARGA TOTAL DE SEDIMENTOS ......................................................................... 53 4.9. MATERIALES DE DEPÓSITO AL FINAL DEL CANAL ........................................... 53 5. DEPOSITACIÓN DE SEDIMENTOS EN LA BAHÍA DE CARTAGENA...................... 55 5.1. GENERALIDADES................................................................................................... 55 5.2. FUENTES DE INFORMACIÓN................................................................................ 56 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.............................................................. 63





LISTA DE ANEXOS

ANEXO A: CURVAS DE CALIBRACIÓN DE SEDIMENTOS MEDIDOS EN SUSPENSIÓN ANEXO B: CURVAS DE CALIBRACIÓN DE SEDIMENTOS DE MATERIAL DEL LECHO Y CURVAS DE DURACIÓN





LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1-1: Ubicación del Sector de Estudio...................................................................... 13 Figura 3-1: Pasacaballos. Rango de variación del nivel del agua ..................................... 21 Figura 3-2: Estación Incora K7. Curva de calibración Nivel Caudal. Periodo 1984-2000.. 22 Figura 3-3: Estación Gambote. Curva de calibración Nivel Caudal. Periodo1984-1999 ... 22 Figura 3-4: Estación Santa Helena 1. Curva de calibración Nivel Caudal. Periodo1984-

1999 .................................................................................................................. 23 Figura 3-5: Estación Santa Helena 2. Curva de calibración Nivel Caudal. 1984-1999...... 23 Figura 3-6: Curvas de calibración nivel vs. caudal de todas las estaciones hidrométricas

del IDEAM en el Canal del Dique...................................................................... 24 Figura 3-7: Curva de Calibración nivel caudal estación Calamar – Río Magdalena.......... 25 Figura 3-8: Perfiles longitudinales de la superficie del agua medidos en el Canal del Dique

para diferentes porcentajes de tiempo de la curva de duración........................ 25 Figura 3-9: Variación de las profundidades promedio por sectores para condiciones

mínimas, medias y máximas a lo largo del Canal del Dique............................. 27 Figura 3-10: Variación del ancho superficial para condiciones de aguas mínimas, medias y

máximas por sectores a lo largo del Canal del Dique ....................................... 27 Figura 3-11: Curva de derivación de caudales líquidos derivados del Río Magdalena por el

Canal del Dique 1984- 2002.............................................................................. 28 Figura 3-12: Río Magdalena Estación Calamar. Curva de Duración de Caudales. Periodo

1984-2000 ......................................................................................................... 30 Figura 3-13: Canal del Dique. Curvas de Duración de Caudales Estaciones hidrométricas.

Periodo 1984-2000............................................................................................ 30 Figura 3-14: Bajo Canal del Dique. Curvas de Duración de Caudales. Periodo 1984-2000

.......................................................................................................................... 32 Figura 3-15: Tasas de derivación de sedimentos en una difluencia de un cauce aluvial .. 33 Figura 4-1: Curva de calibración Caudal líquido vs. Caudal sólido. Carga total medida en

la estación Calamar – Río Magdalena .............................................................. 43 Figura 4-2: Curva de Calibración de Caudal líquido vs. Caudal sólido Estación Incora K07

.......................................................................................................................... 43 Figura 4-3: Río Magdalena. Granulometría representativa del lecho ................................ 48 Figura 4-4: Canal del Dique No.1. Salida Trampa de Sedimentos Calamar – Aguas arriba

Embalse el Guájaro. Granulometrías representativas del lecho ....................... 49 Figura 4-5: Canal del Dique Gambote. Granulometrías representativas del lecho............ 49 Figura 4-6: Canal del Dique No.2. Aguas abajo Embalse el Guájaro – Santa Helena 1

Granulometrías representativas del lecho......................................................... 50





Figura 4-7: Canal del Dique No.3. Aguas abajo Caño Correa – Aguas Arriba Caño Matunilla. Granulometrías representativas del lecho ........................................ 50

Figura 4-8: Canal del Dique No.4. Aguas abajo Caño Lequerica – Pasacaballos. Granulometrías representativas del lecho......................................................... 51

Figura 5-1: Sedimentación Pasacaballos (de fotografías de 1961 y batimetrías de 1971) 58 Figura 5-2: Batimetrías de la Bahía de Cartagena compiladas por la Universidad del Norte

.......................................................................................................................... 59 Figura 5-3: Evolución de las Lengüetas del delta de Pasacaballos de acuerdo con la

Universidad del Norte........................................................................................ 61





LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 2.1: Estaciones Hidrométricas del IDEAM en el sector de Estudio.......................... 14 Tabla 2.2: Periodos y tipo de información disponible en las estaciones hidrométricas ..... 14 Tabla 2.3: Campañas de medición hidrosedimentológica Uninorte................................... 15 Tabla 2.4: Tipo de información hidrométrica levantada por la Universidad del Norte........ 15 Tabla 2.5: Levantamientos batimétricos del Canal del Dique Efectuados por Uninorte .... 16 Tabla 2.6: Periodos de las campañas de medición de EyA Ltda. para el MAVDT. ........... 17 Tabla 2.7: Tipo de información levantada por E y A Ltda. para MAVDT ........................... 17 Tabla 2.8: Sitios de Medición de aforos líquidos del LEH – UN (2006) ............................. 18 Tabla 2.9: Inventario de aforos del LEH – MT (1984-1993)............................................... 19 Tabla 3.1: Niveles medidos en el Canal del Dique para diferentes caudales en Calamar 20 Tabla 3.2: Características de los perfiles longitudinales presentados en la Figura 3-8 ..... 24 Tabla 3.3: Profundidades típicas y calados permisibles en el Canal del Dique. Condición

aguas bajas – aguas medias – aguas altas ...................................................... 26 Tabla 3.4: Caudales medios diarios para porcentajes de tiempo representativos en las

estaciones hidrométricas en 1984-2000 ........................................................... 31 Tabla 3.5: Caudales medios diarios para porcentajes de tiempo representativos. Bajo

Canal del Dique. Periodo 1984-2000 ................................................................ 31 Tabla 3.6: Volúmenes de agua que pasan anualmente por las estaciones del IDEAM .... 32 Tabla 4.1: Aforos líquidos obtenidos en las diferentes campañas de medición en el Canal

del Dique y el Río Magdalena. .......................................................................... 37 Tabla 4.2: Aforos sólidos medidos en campo .................................................................... 39 Tabla 4.3: Cargas de arenas medidas en los aforos para las campañas de campo ......... 40 Tabla 4.4: Relación porcentual entre la Carga Sólida de arenas y la carga total .............. 41 Tabla 4.5: Parámetros de las curvas de Calibración de carga total de sedimentos en

suspensión ........................................................................................................ 42 Tabla 4.6: Parámetros de las curvas de calibración de carga de arenas en suspensión .. 42 Tabla 4.7: Cargas de sedimentos en suspensión y arenas en suspensión en el Canal.... 44 Tabla 4.8: Cálculos de la Capacidad de Transporte del Cauce del Canal del Dique ........ 52 Tabla 4.9: Estimativo final de la carga real del lecho en el Río Magdalena y en el Canal del

Dique ................................................................................................................. 52 Tabla 4.10: Carga total de sedimentos en el Canal del Dique........................................... 53 Tabla 4.11: Volúmenes de Sedimento que son Susceptibles de ser Depositados en

Diversos Puntos del Canal de Acuerdo con las Tasas de Transporte Calculadas.......................................................................................................................... 54

Tabla 5.1: Volumen de depósitos del Delta de Pasacaballos - MITCH,1973 .................... 57 Tabla 5.2: Tasas de aporte de sedimentos en la Bahía de Cartagena, 1935-1999........... 60



CONVENIO INTERADMINISTRATIVO LEHUN-CM-037/2005 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA


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1. ASPECTOS GENERALES

1.1. INTRODUCCIÓN

La Universidad Nacional de Colombia ha establecido el convenio Interadministrativo No. 1-037 de 2005 con la Corporación Autónoma y Regional del Río Grande de la Magdalena – CORMAGDALENA- para desarrollar “Estudios e investigaciones de las obras de restauración ambiental y de navegación del Canal del Dique”.

Entre los alcances previstos en el convenio se contempla la evaluación de las soluciones de ingeniería propuestas para el control de la sedimentación del Canal del Dique y las bahías de Barbacoas y Cartagena. En consecuencia, el estudio de la sedimentación de las bahías por cuenta de los sedimentos provenientes del Río Magdalena a través del Canal del Dique, es uno de los principales aspectos a considerar.

1.2. OBJETIVO

En el presente informe, se describen los análisis realizados por el Laboratorio de Ensayos Hidráulicos de la Universidad Nacional de Colombia (LEH-UN), con respecto a la sedimentación de la bahía de Cartagena y el transporte de sedimentos a lo largo del Canal del Dique, para establecer elementos de juicio conducentes a evaluar técnicamente la magnitud del efecto del Canal como fuente de materiales sólidos hacia la bahía.

1.2.1. La bahía de Cartagena

La bahía de Cartagena es un cuerpo de agua, que ha sido utilizado desde los primeros tiempos de la colonización española en América como centro de operaciones de grandes embarcaciones, tanto por su extensión, de cerca de 86 Km2, como por su profundidad natural, que supera en promedio los 16 m.

En la actualidad, en la orilla de la bahía se localiza la ciudad de Cartagena, una de las cinco ciudades colombianas más importantes, con una población que sobrepasa los dos millones de personas, incluyendo su área metropolitana y la de los municipios de su área de influencia.

La ciudad de Cartagena de Indias fue fundada en 1533 por Pedro de Heredia y ha sido desde entonces un centro urbano y comercial de gran importancia, constituyéndose hoy en día en uno de los centros industriales de mayor envergadura de la costa Caribe, y en el terminal marítimo más importante de la costa Atlántica colombiana.





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1.2.2. El Canal del Dique

La cuenca del Canal del Dique se encuentra localizada en la parte norte de Colombia. Abarca la región comprendida desde las estribaciones de la Serranía de San Jacinto hasta el mar Caribe y cuenta con zonas pertenecientes a los departamentos de Atlántico, Bolívar y Sucre como se ilustra en la Figura 1-1.

El área de la superficie total de la cuenca del Canal del Dique es de 4400 km2 aproximadamente, y el Canal en la actualidad tiene una longitud de 115 Km considerados desde Calamar hasta su desembocadura en la bahía de Cartagena (Pasacaballos). A través del caño Correa, presenta tres descargas diferentes al mar, una de las cuales, “Boca Cerrada” conecta también al Canal a través de un caño adicional hoy totalmente cerrado que se conoce como Caño Baya; igualmente, a través de los caños Matunilla y Lequerica se presentan otras desembocaduras hacia la bahía de Barbacoas.

En el año 1650, en el término de unos pocos meses, según cuenta la historia, con equipos de construcción rudimentarios de la época, y mucha mano de obra esclava, se conformó una vía navegable para las embarcaciones de entonces, a lo largo de caños y ciénagas preexistentes entre la población de Calamar y la zona estuarina de la llamada ciénaga de Matuna que conformaba la porción occidental del delta del Río Magdalena, siendo entonces un sistema de aguas salobres e islotes. De este trabajo original, algo rudimentario, a través de múltiples reconformaciones y dragados, surge el Canal del Dique, que desde entonces ha representado un componente de fundamental importancia del sistema de transporte fluvial, especialmente de carga. En la actualidad, según datos del Ministerio de Transporte del año 2003, el 85 % de la carga que se transporta por el Río Magdalena se desplaza por el Canal, constituida principalmente por carbón y petróleo.

Los caudales líquidos derivados del Río Magdalena por el Canal del Dique se han visto incrementados en 143 m3/s a partir de la última rectificación y adecuación del Canal, pasando de un promedio de 397 m3/s en el periodo anterior a la rectificación (1975-1983) a 540 m3/s en la actualidad. De estos 540 m3/s, llegan a la bahía de Cartagena en promedio 160 m3/s entregados en Pasacaballos, correspondiendo al 30% del total. Por otra parte, a la bahía de Barbacoas llega el 29% del caudal distribuyéndose en un 23% por el caño Matunilla y un 6% por el caño Lequerica; mientras que otro 15% se entrega al mar Caribe por el caño Correa. El restante 26% se vierte hacia el sistema cenagoso asociado al Canal.

Una cierta sedimentación en la bahía de Cartagena ha sido observada desde 1970; en tanto que la sedimentación hacia el mar y hacia la bahía de Barbacoas ha sido evidente en toda la época geológica reciente y está claramente documentada en los planos históricos de los últimos 500 años. Del total de 151 MTon/año que transporta el Río Magdalena en Calamar, hoy en día sólo el 7.3% (11 MTon/año), se deriva hacia el Canal del Dique, y su aporte a la bahía de Cartagena en promedio representa un 18% de los sedimentos que ingresan al Canal por Calamar (2.2 MTon/año). Algo más de 2.7 MTon/año salen a la bahía de Barbacoas (otro 25%), y 1.40 MTon/año al mar por el Caño Correa (13%), en tanto que 1.7 MTon son dragados anualmente (16%), y aproximadamente 3.2 MTon/año (29%), se deposita por desborde en el sistema cenagoso.





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Si bien, es imposible predecir con exactitud cómo se hubiera desarrollado la zona sin la apertura del Canal en 1650, es frecuente que en zonas deltaicas los ríos abandonen una parte del delta por un periodo prolongado de tiempo, y posteriormente se produzca una transgresión súbita de la zona artificialmente más baja con un posible fenómeno de avulsión; así que un cierre total del Canal es muy improbable a la luz de la dinámica morfológica de los sistemas deltaicos.

Adicionalmente, el continuo ascenso del nivel del mar en el presente periodo interglaciar (últimos 10000 años), hace previsible que, sin un flujo permanente de agua dulce como el actual, toda la zona se hubiese salinizado de tiempo atrás en espera de la transgresión natural de las aguas del Río Magdalena.

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Figura 1-1: Ubicación del Sector de Estudio

Fuente: Universidad del Norte.


ESTUDIO DE SEDIMENTOS DEL CANAL DEL DIQUE Y SU EFECTO EN LA BAHÍA DE CARTAGENA INFORME CM – CD - 02

CONVENIO INTERADMINISTRATIVO LEHUN UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA


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2. INFORMACIÓN HIDROLÓGICA

2.1. ESTACIONES HIDROMÉTRICAS EN EL SECTOR DE ESTUDIO

El sector de estudio comprende el trayecto del Río Magdalena entre las poblaciones de Barranca Nueva y Puerto Niño, además de la totalidad del curso del Canal del Dique y sus caños de entrega al mar y a las Bahías de Barbacoas y Cartagena.

En este sector, el IDEAM cuenta con las estaciones hidrométricas de Calamar y San Pedrito sobre el río, las cuales se encuentran ubicadas aguas arriba y aguas abajo de la derivación del Canal del Dique por la margen izquierda. A lo largo del Canal del Dique se localizan, además, cuatro estaciones hidrométricas que proporcionan información necesaria para la modelación sedimentológica del Canal, las cuales se presentan en la Tabla 2.1, en orden hacia aguas abajo. En tales estaciones se realizan mediciones de nivel, caudal, aforos líquidos y ocasionalmente aforos sólidos en los cuales se determinan los sedimentos totales en suspensión (incluyendo la carga de arenas en suspensión).

Tabla 2.1: Estaciones Hidrométricas del IDEAM en el sector de Estudio

Código Corriente Nombre Latitud Longitud Elevación (msnm)

2903702 Río Magdalena Calamar 1015N 7455W 8 2904707 Río Magdalena San Pedrito 1016N 7455W 8 2903736 Canal del Dique Incora k7 1018N 7457W 7 2903708 Canal del Dique Gambote 1010N 7518W 4 2903737 Canal del Dique Santa Helena 1 1004N 7524W 3 2903745 Canal del Dique Santa Helena 2 1004N 7526W 3 2903704 Caño Correa Correa No.1 1003N 7524W 3 2903704 Caño Correa Correa No.2 1003N 7524W 3 Nota: Datos tomados del libro "Estadísticas hidrológicas de Colombia 1990-1993" Tomo I IDEAM

Los periodos y tipos de información disponible en las estaciones del IDEAM mencionadas, se presenta en la Tabla 2.2.

Tabla 2.2: Periodos y tipo de información disponible en las estaciones hidrométricas

Aforos líquidos Aforos sólidos Corriente Nombre Niveles medios diarios No. Periodo No. Periodo

Río Magdalena Calamar 1971-2000 150 21/10/1972 - 29/3/2003 10 14/10/1982 - 3/12/1985 Canal del Dique Incora k7 1973-2000 163 24/01/1972-6/6/2002 2 09/09/1991 - 15/11/1991 Canal del Dique Gambote 1978-2000 92 28/03/1978-26/7/1999 18 25/9/1985 - 18/11/1991 Canal del Dique Santa Helena 1 1984-2000 95 10/6/1978-5/6/2002 17 25/9/1985 – 17/11/1991 Canal del Dique Santa Helena 2 1984-2000 98 10/6/1978-4/6/2002 17 25/9/1985 – 17/11/1991 Caño Correa Correa No.1 1984-1994 80 10/6/1978-27/7/1999 20 9/6/1985 – 16/11/1991 Caño Correa Correa No.2 1984-2000 77 10/12/1978 – 04/6/2002 24 11/02/1984 - 16/11/1991





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Como se puede apreciar, las mediciones de sedimentos en el Canal del Dique por parte del IDEAM abarcan como mínimo 20 años, por lo cual se consideran adecuadas para definir las condiciones actuales de flujo de agua y sedimentos a lo largo del Canal. A pesar de esto, la información hidrométrica aguas abajo de Santa Helena, (embocadura del Caño Correa), en especial para los caños Correa, Matunilla y Lequerica, y en la zona de Pasacaballos, es escasa por ausencia de estaciones hidrométricas permanentes ocasionada por las fluctuaciones de la marea; por esta razón otras entidades como la Universidad del Norte, el Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial – MAVDT-, y el Laboratorio de Ensayos Hidráulicos de la Universidad Nacional de Colombia – LEH - han realizado campañas de medición hidrosedimentológica en el periodo 1996-2006, tal como se indica a continuación.

2.2. MEDICIONES REALIZADAS POR OTRAS ENTIDADES

2.2.1. Mediciones de la Universidad del Norte

La Universidad del Norte efectuó durante el periodo 1996-2004 diez campañas de medición hidrosedimentológica en el sector del Río Magdalena - Canal del Dique, las cuales se relacionan en la Tabla 2.3. En ellas se determinaron niveles, caudales y transporte de sedimentos en suspensión en nueve sectores del Canal, en los caños Correa, Matunilla, y Lequerica, y en las interconexiones del sistema, tal como se presenta en la Tabla 2.4.

Tabla 2.3: Campañas de medición hidrosedimentológica Uninorte

Periodos de medición Campaña

18/11/1996 - 25/11/1996 1 17/03/1997 - 08/04/1997 2 23/07/1997 - 21/09/1997 3 1/12/1997 - 08/12/1997 4

11/12/1998 - 30/12/1998 5 10/10/1999 - 22/12/1999 6 17/04/2000 - 18/05/2000 7 06/03/2002 - 14/03/2002 8 21/01/2003- 29/01/2003 9 06/01/2004 - 07/04/2004 10

Tabla 2.4: Tipo de información hidrométrica levantada por la Universidad del Norte Campaña Sitio de medición

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1. Río Magdalena

San Pedrito N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S Calamar N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S





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Tabla 2.4: Tipo de información hidrométrica levantada por la Universidad del Norte Campaña Sitio de medición

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2. Canal del Dique Trampa Calamar N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S

IDEAM K7 N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,SGambote N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,SMahates N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S

Santa Helena 1 N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,SSanta Helena 2 N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S

A.A.Caño Matunilla N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S

A.A.Caño Lequerica N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S

Pasacaballos N,Q,S N,Q,S 3. Caños de derivación

Correa N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,SMatunilla N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,SLequerica N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S

N = Niveles Q = Aforos líquidos S = Sedimentos A.A = Aguas Arriba

Así mismo, como resultado de sus investigaciones en la cuenca baja del Río Magdalena, la Universidad del Norte cuenta con 19 perfiles longitudinales del Canal obtenidos de mediciones batimétricas detalladas realizadas durante el periodo 1994–2004; y levantamientos del sector comprendido entre el k0+000 - k2+000 del Canal del Dique, en el cual se encuentra localizada la Trampa de Sedimentos (cerca a Calamar), cuya relación se presenta en la Tabla 2.5.

Tabla 2.5: Levantamientos batimétricos del Canal del Dique Efectuados por Uninorte

No. Fecha No. Fecha 1 Feb-94 11 13/01/2003 2 02-Jul-04 12 24/02/2003 3 Feb-95 13 25/03/2003 4 Jul-97 14 21/04/2003 5 11/12/1997 15 22/05/2003 6 20/05/2000 16 19/06/2003 7 26/01/2002 17 14/07/2003 8 25/10/2002 18 02/07/2004 9 04/11/2002 19 12/10/2004

10 03/12/2002

La Universidad del Norte, por otra parte, ha realizado mediciones de las condiciones de salinidad del Canal del Dique y el sistema cenagoso con el apoyo de la Universidad de Cartagena, y el Laboratorio Microbiológico de Barranquilla.





17

2.2.2. Mediciones del Ministerio de Medio Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial

El Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT) contrató con la firma Estudios y Asesorías Ingenieros Consultores Ltda. (EyA), la realización de cuatro campañas de medición hidrosedimentológica, y de calidad de agua, con el propósito principal suministrar la información básica requerida para la implementación de modelos matemáticos que permitiesen la definición de posibles alternativas para la recuperación ambiental, social y económica de la región del Canal, mitigar efectos reversibles futuros e iniciar la recopilación de información soporte para realizar un seguimiento temporal de la calidad del agua y de sedimentos en el Canal del Dique y su sistema cenagoso. En la Tabla 2.6 se indican las fechas de cada campaña en el sector del Canal del Dique y el Río Magdalena. La Tabla 2.7 presenta el tipo de medición realizada por EyA para el MAVDT :

Tabla 2.6: Periodos de las campañas de medición de EyA Ltda. para el MAVDT.

Campaña No. Periodo de mediciones 1 Nov.22-Dic.10/1999 2 Marzo 06/15/2000 3 Julio 31-Agosto10/2000 4 Diciembre 01/17/2000

Tabla 2.7: Tipo de información levantada por E y A Ltda. para MAVDT

Campaña no. Sitio de medición 1 2 3 4

Incora N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S Soplaviento Q,S Q,S Q,S Q,S Mahates Q,S Q,S Q,S Q,S Gambote N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S Santa Helena 1 N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S Santa Helena 2 N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S Finca Costa Rica N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S El Recreo N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S Pasacaballos N,Q,S N,Q,S N,Q,S N,Q,S Correa-K02 Q,S Q,S Q,S Q,S Correa - María La Baja Q Q Q Q Correa Pueblo Q,S Q,S Q,S Q,S Correa - Labarcé Q Q Q Q Correa - Puerto Bellito Q Q Q Q Correa - Boca Cerrada Q Q Q Q Matunilla Q,S Q,S Q,S Q,S Matunilla - Paraíso Q,S Q,S Q,S Q,S Lequerica Q,S Q,S Q,S Q,S Lequerica - La Casita Q,S Q,S Q,S Q,S Caño Juan Gómez Q Q Q Q N = Niveles Q = Aforos Liquidos S = Sedimentos





18

2.2.3. Mediciones del LEH - Universidad Nacional de Colombia

Como parte de las actividades del presente estudio, el Laboratorio de Ensayos Hidráulicos de la Universidad Nacional -LEH-UN realizó, en marzo del año 2006 una campaña de monitoreo de calidad del agua a lo largo del Canal del Dique y el Río Magdalena en el sector de Calamar, con el propósito de recopilar la información necesaria para la calibración del modelo matemático1 implementado dentro del estudio. Así mismo, se realizaron aforos de caudal cuyos sitios de medición se presentan en la Tabla 2.8

Tabla 2.8: Sitios de Medición de aforos líquidos del LEH – UN (2006) Río Magdalena - San Pedrito CD - Santa Helena II Río Magdalena - Calamar CD - A. arriba del Caño Correa Incora km 7 Caño Correa km 5

Santa Lucía Caño Correa A. arriba de la desembocadura Mª la Baja

CD - km 25 (A. arriba del Guájaro) Caño Correa km 15 CD - km 26 (A. abajo del Guájaro) Caño Correa km 22 Descarga del Guájaro Caño Correa km 25 CD - km 25 (A. arriba del Guájaro) Caño Correa km 5 CD - km 34 CD - Santa Helena II CD - km 35 CD - km 95 CD - km 50 Caño Matunilla km 2 Caño Zarzal (A. Abajo) Caño Matunilla km 1.5 Descarga del Caño Zarzal CD - km 105 CD - km 52 Caño Lequerica CD - Gambote (Mira) Pasacaballos km 117

En el periodo 1984-1993 el LEH del entonces Ministerio de Transporte también realizó mediciones de caudal y sedimentos en el Río Magdalena en el sector de estudio, las cuales se relacionan en la Tabla 2.9.

1 Los resultados de los diferentes parámetros de calidad de agua se encuentran disponibles en el documento CM - CD - 7 “Modelación Matemática, Hidráulica y de Calidad del Agua del Canal del Dique”





19

Tabla 2.9: Inventario de aforos del LEH – MT (1984-1993)

Sitio de medición Cantidad de aforos líquidos

cantidad de aforos sólidos

Santa Lucia 4 3 San Cristóbal 4 3 Soplaviento 7 2 Caño Correa 30 9 Matunilla 9 2 Caño Matunilla 14 5 Lequerica 16 2 Caño Lequerica 14 2 Pasacaballos 13 --





20

3. COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO

La presente caracterización hidráulica del Canal del Dique busca brindar elementos que faciliten la comprensión adecuada del comportamiento de los caudales, niveles y pendientes longitudinales del Canal del Dique a lo largo de sus 115 km de recorrido hasta su desembocadura en Pasacaballos.

Con tal propósito, se ha empleado la información hidrológica proveniente de las fuentes citadas, la cual se ha depurado y analizado buscando para encontrar aquellas relaciones entre los parámetros hidráulicos que describan adecuadamente el comportamiento del Canal, con base en las mediciones de campo y los registros históricos de las estaciones hidrométricas en el sector de estudio, aspectos que se tratan a continuación.

3.1. COMPORTAMIENTO DE LOS NIVELES

Los niveles en el Canal del Dique dependen del nivel de agua en el Río Magdalena a la altura de la población de Calamar, unos 100 Km aguas arriba de Barranquilla, y del nivel del mar en las Bahías de Cartagena y Barbacoas, y en el mar en las bocas del caño Correa.

Los niveles del fondo del Canal varían desde –4.0 msnm hasta -1.5 msnm en Pasacaballos, y de 0.0 msnm hasta -2msnm en Calamar, así que el flujo en el Canal a partir del K80 hacia aguas abajo, casi siempre presenta influencia de las mareas y no se puede considerar libre.

Las mediciones de campo realizadas permiten obtener curvas de nivel - caudal para cada uno de los segmentos en los que se puede dividir el Canal, de acuerdo con su pendiente y sus características hidráulicas. En la Tabla 3.1 se indican las condiciones típicas de nivel en el Canal para varios caudales representativos.

Tabla 3.1: Niveles medidos en el Canal del Dique para diferentes caudales en Calamar

Fecha Caudal

Calamar (m3/s)

Nivel Calamar

Río Magdalena

(msnm)

Nivel Guájaro (msnm)

Nivel Gambote (msnm)

Nivel Correa (msnm)

Nivel Pasacaballos

(msnm)

Nov.22-Dic.10/1999 11,696 8.48 5.86 3.55 2.33 0.11 Marzo 06/15/2000 7,671 5.26 3.94 2.15 1.43 0.1 Julio 31/Ago.10/2000 8,860 6.68 5.02 2.87 1.82 0.11

Dic. 01/17/2000 8,398 7.1 5.1 3.02 1.94 0.11 La fluctuación del nivel del mar en la porción baja del Canal hace que sea difícil establecer relaciones fijas entre el nivel y el caudal en este sector, razón por la cual no hay estaciones hidrométricas permanentes aguas abajo de Santa Helena 2. Sin embargo, allí se levantan registros de nivel que son de importancia para la navegación en Pasacaballos. La Figura 3-1, muestra la irregularidad característica de la relación Caudal-Nivel en Pasacaballos, cerca de la desembocadura del Canal en la bahía de Cartagena.





21

Figura 3-1: Pasacaballos. Rango de variación del nivel del agua

En otros sitios del Canal, aguas arriba de la difluencia del Caño Correa, las relaciones entre nivel y caudal están mejor definidas, y por eso allí existen estaciones de medición del IDEAM; la principal de ellas es la estación Incora K7 cuya curva de calibración nivel vs caudal se presenta en la Figura 3-2.

La Figura 3-3 a la Figura 3-5 muestran otras curvas de calibración del Canal. En la Figura 3-6 se comparan las curvas de calibración de las diferentes estaciones hidrométricas de todo el Canal del Dique.





22

Figura 3-2: Estación Incora K7. Curva de calibración Nivel Caudal. Periodo 1984-2000

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 200 400 600 800 1000 1200

Caudal (m3/s)

Niv

el (m

.s.n

.m)

Aforos IDEAM Aforos LEH-UN

NOTA: Cero de mira 0 m.s.n.m; procedente de la nivelación del IDEAM

CURVA DE CALIBRACIÓN LEH-UNQ = 22.02(H+0.6)1.82 ; para H < 6.2 m.s.n.mQ = 4.03(H+1.5)2.55 ; para H ≥ 6.2 m.s.n.m

R2=0.94

Figura 3-3: Estación Gambote. Curva de calibración Nivel Caudal. Periodo1984-1999

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0 200 400 600 800 1000 1200

Caudal (m3/s)

Niv

el (

m.s

.n.m

)

AFOROS IDEAM

NOTA: Cero de mira -3.97 m.s.n.m; procedente de la nivelación del IDEAM

CURVA DE CALIBRACIÓN LEH-UNQ = 7.27e-3(H+6)5.11 ; para H < 2.38 m.s.n.m

Q = 1.19x10-13(H+16.5)12.15 ; para H ≥ 2.38 m.s.n.mR2 = 0.96





23

Figura 3-4: Estación Santa Helena 1. Curva de calibración Nivel Caudal. Periodo1984-1999

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Caudal (m3/s)

Niv

el (m

.s.n

.m)

Aforos IDEAM


CURVA DE CALIBRACIÓN LEH-UNQ = 98.8(H)1.56 ; Para H < 2.7 m.s.n.m

Q = 0.13(H+4.5)4.15 ; Para H ≥ 2.7 m.s.n.mR2 = 0.82

Figura 3-5: Estación Santa Helena 2. Curva de calibración Nivel Caudal. 1984-1999

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 100 200 300 400 500 600 700

Caudal (m3/s)

Niv

el (

m.s

.n.m

)

Aforos IDEAM UNAL - LEH


CURVA DE CALIBRACIÓN LEH-UNQ = 4.98(H+2.5)3.02 ; R2 = 0.84

Como se puede apreciar en la Figura 3-6, los niveles para condiciones de caudales altos varían hasta en 4 msnm para los primeros 66 kilómetros del Canal (Sector Incora – Gambote), mientras que en la parte baja del Canal la variación es del orden de 1msnm en la difluencia del Caño Correa.





24

Figura 3-6: Curvas de calibración nivel vs. caudal de todas las estaciones hidrométricas del IDEAM en el Canal del Dique

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Caudal (m3/s)

Niv

el (m

snm

)

SANTA HELENA 2 INCORAGAMBOTE SANTA HELENA I

Rango de Variación: 4 mnsm

Rango de Variación: 1 mnsm

3.2. PENDIENTES DE LA SUPERFICIE DEL AGUA EN EL CANAL DEL DIQUE

Dado que el nivel del agua en el Río Magdalena (Calamar) varía entre 1.0 y 8.50 msnm, ver Figura 3-7, la pendiente de la superficie de agua en el Canal también puede variar entre 0.000073 y 0.000017, como se aprecia en los perfiles longitudinales del Canal levantados en campo, ver Figura 3-8 y Tabla 3.2. Así mismo, se puede apreciar que la pendiente es función de la altura del nivel de agua en el Río Magdalena, y que por lo tanto, su régimen hidráulico, (velocidades, profundidades y capacidad de transporte de sedimentos), depende de los niveles del río.

Tabla 3.2: Características de los perfiles longitudinales presentados en la Figura 3-8

Convención Fecha de medición

Nivel Río Magdalena en

Calamar

Caudal Incora (m3/s)

% de tiempo Curva Duración

Niveles Rojo 24/02/2003 2.24 128 95 Verde 21/04/2003 4.14 336 73 Amarillo 02/07/2004 5.37 508 50 Azul 14-16/07/2003 6.2 638 35





25

Figura 3-7: Curva de Calibración nivel caudal estación Calamar – Río Magdalena

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Caudal (m3/s)

Niv

el (m

snm

)

AFOROS IDEAM 1989 -2000

CURVA DE CALIBRACIÓN LEH-UNQ (m3/s) =0.168(Nivel(msnm)+12.295)3.695

R2 = 0.860

Figura 3-8: Perfiles longitudinales de la superficie del agua medidos en el Canal del Dique para diferentes porcentajes de tiempo de la curva de duración

7 .0

6 .0

5 .0

4 .0

3 .0

2 .0

1 .0

0 .0

CO

TA (m

snm

)

K0+0

00

K10+

000

K20+

000

K30+

000

K40+

000

K50+

000

K60+

000

K70+

000

K80+

000

K90+

000

K100

+000

K110

+000

K116

+500

A bsc isa (km )

INC

OR

A

GA

MB

OTE

STA

HE

LEN

A 1

STA

HE

LEN

A 2

PA

SA

CA

BA

LLO

S

9 5 %

7 3%

50 %

3 5%

Otro factor que influencia los niveles y el régimen hidráulico de la parte baja del Canal, es el nivel de las ciénagas que lo rodean. La Ciénaga de María La Baja, por ejemplo, drena sus aguas hacia el Caño Correa durante la mayor parte del tiempo; sin embargo, en época de aguas altas puede formar una barrera que impide que entre agua del Canal hacia el Caño, e incluso puede llegar a invertir ocasionalmente el flujo a lo largo del Caño, de modo que parte del agua sale hacia el Canal y parte sigue hacia el mar por el Caño Correa.





26

3.3. PROFUNDIDAD DEL AGUA Y CALADOS ÚTILES DEL CANAL

La profundidad en el Canal del Dique es en general suficiente para la navegación durante todo el año, aún cuando pueden presentarse restricciones al calado de las embarcaciones durante la época más seca del año. Se entiende aquí por calado a la profundidad de una embarcación cargada, y se mide desde el nivel del agua hasta el punto inferior del casco de la embarcación.

Por condiciones hidráulicas y económicas, el calado límite que es posible mantener en un canal navegable, es aproximadamente igual al 70% de la profundidad media disponible, de modo que quede un espacio libre adecuado por debajo de la embarcación. Los transportadores compensan las restricciones de calado reduciendo la carga de las embarcaciones para disminuir su sumergencia. La Tabla 3.3 muestra valores típicos de calado para aguas bajas, medias y altas en el Canal del Dique.

Tabla 3.3: Profundidades típicas y calados permisibles en el Canal del Dique. Condición aguas bajas – aguas medias – aguas altas

Sector Abscisa Anchos (m) Profundidades (m) (1)

Calados (pies) (1)

Santa Lucía K0+000 a K25+000 85 - 97 – 99 3.0 - 5.20 – 7.50 7 - 9 - 12 Soplaviento K25+000 a K35+000 85 - 133 - 134 2.5 - 5.20 – 7.50 5 - 9 - 12 Mahates K35+000 a K50+000 103 - 108 – 112 3.5 - 5.20 – 7.50 8 - 9 - 12 Gambote K50+000 a K65+000 73 - 92 – 109 4.0 - 5.20 – 7.50 9 - 9 - 12 Santa Helena 1 K65+000 a K85+000 94 -119 -120 3.6 - 6.50 – 8.0 8 - 9 - 12 Costa Rica K85+000 a K100+000 85 – 90 – 93 4.5 - 5.00 – 5.50 9 - 9 - 12 El Recreo K100+000 a K108+000 86 - 90 – 95 2.9 – 3.0 – 4.50 6 - 9 - 12 Pasacaballos K108+000 a K115+000 91 – 102 - 110 2.9 - 3.0 – 4.00 6 - 9 - 12 (1): Las profundidades y calados típicos se mantienen en un ancho mínimo de 60 metros

En términos generales, las profundidades medias en el Canal del Dique se mantienen constantes para los primeros 85 kilómetros del Canal para condiciones máximas de nivel; mientras que para el tramo final considerado desde la difluencia del Caño Correa hasta Pasacaballos, las profundidades disminuyen considerablemente en el orden de 3 m aproximadamente (ver Figura 3-9).

Las profundidades medias presentan un menor rango de variación a excepción del sector k65-k85 en el cual la profundidad es del orden de 1m mayor que el sector aguas arriba. De igual forma que para las condiciones máximas, las profundidades disminuyen en 2m en promedio para el Bajo Canal del Dique. Las profundidades mínimas presentan menor variación, y son menores en el sector k25-k35.





27

Figura 3-9: Variación de las profundidades promedio por sectores para condiciones mínimas, medias y máximas a lo largo del Canal del Dique

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

K0 a K25 K25 a K35 K35 a K50 K50 a K65 K65 a K85 K85 a K100 K100 a K108 K108 a K115

Sector

Prof

undi

dad

(m)

Profundidad prom. mínima Profundidad prom. media Profundidad prom. máxima

Examinando la fluctuación en cada tramo, se observa que en el sector K85-K100 se presenta el menor rango de fluctuación de las profundidades. Por su parte, los anchos del Canal son altamente variables para las condiciones extremas (mínimas – altas) en los sectores k25+000 – k35+000 y k50+000-k85+000. En el Bajo Canal del Dique, las variaciones son menores manteniéndose anchos que oscilan entre los 80 y 110 m. En general las secciones más anchas se presentan en el tramo k25-k35, como se aprecia en la Figura 3-10.

Figura 3-10: Variación del ancho superficial para condiciones de aguas mínimas, medias y máximas por sectores a lo largo del Canal del Dique

70

80

90

100

110

120

130

140

K0 a K25 K25 a K35 K35 a K50 K50 a K65 K65 a K85 K85 a K100 K100 a K108 K108 a K115

Sector

Anc

ho (m

)

Ancho mínimo Ancho medio Ancho máximo





28

3.4. TASAS DE DERIVACIÓN DE CAUDAL HACIA EL CANAL DEL DIQUE

De acuerdo con la información recolectada en varios proyectos desarrollados en la zona desde 1985, se han estimado las tasas de derivación de agua en el Canal del Dique, en función del caudal en el Río Magdalena a partir de las mediciones efectuadas en campo en las estaciones Calamar e Incora respectivamente. La Figura 3-11 ilustra la derivación, representada por la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.:

81.183))/((*0971.0)/( 33 −= smCalamarMagdalenaRíoQsmIncoraderivadoQ [3-1]

Como se puede apreciar en la Figura 3-11, en la condición de caudal promedio anual2, esto es, para un caudal de 7163 m3/s en el Río Magdalena, se derivan hacia el Canal del Dique alrededor de 540m3/s, lo cual corresponde al 8% del caudal del río aproximadamente. Así mismo, para condiciones de máximo caudal en el Río Magdalena (16000m3/s) se derivan hacia el Canal alrededor de 1200m3/s, lo cual representa el 9% y en condiciones de caudales bajos llega a ser del orden del 4%.

Figura 3-11: Curva de derivación de caudales líquidos derivados del Río Magdalena por el Canal del Dique 1984- 2002

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000

Caudal Río MagdalenaCalamar (m3/s)

Cau

dal C

anal

del

Diq

ue In

cora

K7

(m3 /s

)

Ideam U Norte U Nal- LEH EyA

2 La condición promedio anual de caudal se estimó a partir de la curva de duración de Caudales medios diarios de la estación Calamar para el periodo 1984-2000.





29

3.5. CUÑA SALINA EN EL CANAL

La afluencia de agua fresca al Sistema del Canal del Dique es de la mayor importancia para el mantenimiento de la posición de la frontera salina lo más cerca del mar. Como es natural, la posición de la cuña salina resulta ser una función del caudal, de tal manera que es necesario determinar la penetración de la cuña de agua salada dentro de los principales caños que drenan el sistema: el propio Canal del Dique, el Caño Correa, (bocas de Labarcé, Benítez y Boca Cerrá), y los Caños Matunilla y Lequerica.

Según las mediciones disponibles en la condición actual, para caudales altos no se detecta influencia salina en ningún canal en el sistema; así se ha establecido para caudales de 270m3/s en Pasacaballos, 210 m3/s en Matunilla, 80 m3/s en Lequerica, 100 m3/s en Labarcé, 4 m3/s en Boca Cerrá, y 2 m3/s en Benítez. Con caudales más bajos, la cuña avanza hacia tierra firme; se ha detectado, por ejemplo, a una distancia de 475 m en Boca Cerrá y a unos 250 m en Benítez. La Boca de Labarcé, con 66 m3/s no registró cuña en superficie. En Matunilla con caudales de 182 m3/s avanzó 475 m en media profundidad, y en Lequerica 175 m, también a media profundidad para 60 m3/s. Generalmente, para caudales medios avanza entre 200 m y 300 m, en los caños, y hasta 500 m en el Canal del Dique.

Se puede afirmar que el Canal del Dique ejerce una importante influencia como barrera a la intrusión salina en el sistema cenagoso, permitiendo una escasa penetración de la cuña salina en los periodos de aguas altas, en tanto que el avance de la salinidad en época de aguas bajas es mayor, hecho que pone de presente lo que podría suceder si los caudales en el Canal se redujesen en forma permanente.

La influencia de la intrusión salina sobre las aguas subterráneas se analiza en el Informe CM - CD - 9: “Evaluación de la Hidrogeología del bajo Canal del Dique”.

3.6. CAUDALES LÍQUIDOS

Una vez conocido el comportamiento hidráulico del Canal, y calculada la relación entre los niveles y el caudal en las estaciones, es factible convertir el registro diario de niveles en un registro diario de caudales, y obtener series completas con las cuales se pueden calcular los volúmenes de agua que pasan anualmente por cada estación y determinar así las pérdidas de caudal entre estaciones que corresponden con los volúmenes de agua que se quedan en el sistema cenagoso o en los embalses como el del Guájaro.

El cálculo de los volúmenes de agua se hace mediante el análisis de las curvas de duración de caudal en cada estación. Estas curvas se realizan clasificando los datos de las series en “clases”, de acuerdo con la magnitud de los caudales, y calculando las estadísticas correspondientes a los caudales que son igualados o excedidos durante un cierto porcentaje de tiempo al año. El área bajo la curva de duración permite conocer el volumen total de agua que pasa por cada estación, en el año típico del registro, y así permite calcular con mucha precisión el caudal promedio anual en esa estación.

Las curvas de duración se realizaron con el registro de cada estación a partir del año 1984 (año de la última intervención del Canal) hasta el año 2000. La Figura 3-12 presenta la Curva de Duración de la estación Calamar en el Río Magdalena, en tanto que la Figura 3-13 contiene las curvas correspondientes a las estaciones hidrométricas del Canal del Dique.





30

Figura 3-12: Río Magdalena Estación Calamar. Curva de Duración de Caudales. Periodo 1984-2000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% de tiempo igualado o excedido

Cau

dal (

m3/

s)

Figura 3-13: Canal del Dique. Curvas de Duración de Caudales Estaciones hidrométricas. Periodo 1984-2000

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% tiempo

Cau

dal l

íqui

do (m

3 /s)

Incora 84 - 00 GamboteSanta Helena I Santa Helena II

La Tabla 3.4 contiene los caudales medios diarios correspondientes a ciertos porcentajes representativos de la curva de duración para las estaciones hidrométricas del Canal del Dique y de Calamar en el Río Magdalena.

Las curvas para los Caños Correa, Matunilla y Lequerica, así como la correspondiente a Pasacaballos, se han deducido de las series de tiempo obtenidas mediante la modelación matemática hidrodinámica del Canal del Dique y el sistema cenagoso, realizada dentro del





31

presente estudio (ver informe CM - CD - 7). Esto en razón a que las mediciones existentes apenas contienen unos pocos aforos de cada sector, los cuales casi nunca son estrictamente simultáneos con las mediciones realizadas en las estaciones hidrométricas aguas arriba, dado que se han hecho siempre con varias horas y aún días de diferencia dentro de las campañas de medición, de modo que no presentan simultaneidad con las condiciones de marea que en esta zona son muy importantes.

Tabla 3.4: Caudales medios diarios para porcentajes de tiempo representativos en las estaciones hidrométricas en 1984-2000

Caudales (m3/s) % tiempo Río

Magdalena Incora Gambote Sta. Helena 1

Sta. Helena 2

5 11455 1055 874 687 603 25 9143 745 681 566 451 50 6831 509 500 424 335 75 5276 325 337 299 224 95 3221 124 178 159 118

100 2497 37 121 40 64 Medio 7165 540 515 426 343

Las curvas de duración de caudales obtenidas de la modelación matemática para el periodo 1988-1991, se han extendido al periodo 1984-2000 a partir de las curvas de duración de las estaciones Santa Helena 1 y Santa Helena 2; las cuales, debido a su ubicación en cercanías de los caños de derivación son consideradas como “estaciones base” para determinar el régimen hidrológico en el Caño Correa, la primera; y para los Caños Matunilla y Lequerica, y para el Canal del Dique en Pasacaballos, la segunda.

La Figura 3-14 presenta las curvas de duración de caudales para el bajo Canal del Dique y los caños de derivación, mientras que en la Tabla 3.5 se presentan los caudales para algunos porcentajes representativos de las curvas de duración de la misma zona.

Tabla 3.5: Caudales medios diarios para porcentajes de tiempo representativos. Bajo Canal del Dique. Periodo 1984-2000

Caudales (m3/s) % tiempo C. Correa C. Matunilla C. Lequerica Pasacaballos

5 99 228 50 273 25 92 169 37 210 50 81 121 26 158 75 68 77 16 107 95 43 35 7 57

100 22 17 3 31 Medio 80 125 31 164

El modelo matemático calibrado con mucha precisión ha permitido obtener un registro de caudal en sitios de interés donde no existen mediciones continuas de caudal o de nivel, considerando la marea y la interacción entre las ciénagas y el Canal.





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Figura 3-14: Bajo Canal del Dique. Curvas de Duración de Caudales. Periodo 1984-2000

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% de tiempo

Cau

dal (

m3 /s

)

C Correa C Matunilla C Lequerica Pasacaballos

La Tabla 3.6 muestra los resultados de cubicar las áreas bajo cada una de las curvas de duración y dividirlas por el número de segundos de un año, para calcular así el caudal medio de cada estación. La resta de caudales promedio o volúmenes de agua entre estaciones a lo largo del Canal, representa entonces la desviación de caudal hacia el sistema cenagoso y los embalses. Se puede apreciar que a la bahía de Cartagena, en Pasacaballos, llega apenas el 30% de lo que se extrae en Calamar; a la bahía de Barbacoas un 29%, y al Caño Correa el 15 %; otro 26% parece desviarse hacia el embalse del Guájaro y el sistema cenagoso.

Tabla 3.6: Volúmenes de agua que pasan anualmente por las estaciones del IDEAM

Corriente Estación Caudal medio anual (m3/s)

Volumen anual de agua

(mm3/año)

% del caudal líquido en Incora k7

% del caudal en

el Río Magdalena

Río Magdalena Calamar 7165 225,955 100% Canal del Dique Incora 540 17,029 100% 7.5% Canal del Dique Gambote 515 16,244 95% 7.2% Canal del Dique Santa Helena 1 426 13,421 79% 5.9% Caño Correa --* -80 -2,529 -15% 1.1% Canal del Dique Santa Helena 2 343 10,807 63% 4.8% Caño Matunilla --* -125 -3,927 -23% 1.7% Canal del Dique El Recreo 467 14,734 87% 6.5% Caño Lequerica --* -31 -983 -6% 0.4% Canal del Dique Pasacaballos -164 -5,163 -30% 2.3% *Caudales estimados a partir de las mediciones de campo y de la modelación hidrodinámica del sistema. El signo (-) representa una descarga o salida del sistema.





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3.7. TASAS DE DERIVACIÓN DE SEDIMENTOS HACIA EL CANAL DEL DIQUE

El Canal del Dique constituye un canal de derivación lateral o una difluencia a partir del Río Magdalena, siendo éste un cauce aluvial con una carga sedimentológica abundante y variada, compuesta por arenas, limos, arcillas y coloides. El Río Magdalena es la principal fuente de sedimentos del Canal, dado que la escorrentía propia es muy limitada dado el escaso relieve de su cuenca hidrográfica y la ausencia de afluentes de importancia.

La derivación de sedimentos a partir de cauces aluviales ha sido estudiada extensamente y compilada por varios autores, destacándose el trabajo del especialista del LEH – UN que dirigió esta parte del análisis3. La más reciente compilación, a la cual se ha adicionado la información resultante de la modelación física del Canal del Dique realizada dentro del presente proyecto, ha producido la curva de la Figura 3-15, la cual resume las tasas de derivación de sedimentos a partir de un cauce aluvial. Esta curva provee una forma válida de estimar las tasas de aporte sólido desde el Río Magdalena hacia el Canal del Dique.

Figura 3-15: Tasas de derivación de sedimentos en una difluencia de un cauce aluvial

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%TASA DE DERIVACIÓN DEL FLUJO

TASA

DE

DER

IVA

CIÓ

N D

E SE

DIM

ENTO

S

Freeman (1929) 60°Dancy (1947)RiadUSBR (1953-60)Car & Enger (1963)Ordóñez (1972)Freeman (1929) 90°Modelo Canal del Dique LEH-2006

Material Fino en Suspensión

Arrastre y suspensión cercana al fondo

3 Ordóñez, J.I. “Modelos Hidráulicos de Bocatomas y Sedimentadores”. Estudios y Asesorías

Ingenieros Consultores Ltda. Para INAT, Septiembre, 1994.





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4. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

4.1. GENERALIDADES

La carga sólida transportada se determina en las estaciones hidrométricas mediante aforos conjuntos de caudal líquido y caudal sólido en suspensión con los cuales se obtienen curvas de correlación entre estos dos parámetros, para luego estimar las curvas de duración de caudal sólido con base en dicha correlación y en las curvas de duración de caudal líquido ya descritas.

La información básica en el presente análisis ha sido, entonces, la de caudales líquidos y sólidos en suspensión medidos en el Canal. En este caso, las curvas de calibración de caudal sólido contra caudal líquido en las estaciones hidrométricas se han obtenido a partir del registro de aforos del IDEAM para cada estación, mientras que para los caños se han utilizado los datos de aforos líquidos y sólidos correspondientes a las campañas de medición hidrométrica, cuyo número es suficiente para lograr una buena definición de estas curvas.

Adicionalmente a la carga medida, el LEH ha calculado la carga de material del lecho en diferentes tramos del canal, haciendo uso del Método de Einstein, a fin de obtener un estimativo de la carga de arrastre y de la carga de materiales gruesos en suspensión cerca del fondo, dado que ésta no es adecuadamente registrada en las mediciones.

4.2. TIPOS DE CARGA Y MODOS DE TRANSPORTE

El cálculo del total de sedimentos transportados por un cauce aluvial, implica la estimación de dos tipos de carga sedimentológica diferente: La “Carga de Material del Lecho” y la “Carga de Lavado”. La primera está compuesta por materiales cuya disponibilidad está claramente definida por la composición granulométrica del lecho, y es puesta en movimiento por procesos difusivos asociados con la turbulencia de la corriente. Por tener su origen en el lecho, donde su disponibilidad es prácticamente ilimitada, esta carga puede ser transportada a capacidad, es decir de acuerdo con la potencia disponible en el flujo, por lo cual resulta ser una función biunívoca del caudal líquido.

El segundo tipo de carga, está compuesta por los materiales más finos, cuya velocidad de asentamiento es inferior al orden de magnitud de las fluctuaciones turbulentas de la velocidad de la corriente, por lo cual se encuentran totalmente sustentadas por el flujo, (en suspensión), aún para los caudales y velocidades más bajos; el flujo casi siempre tiene exceso de capacidad para mover estas partículas, rara vez se las encuentra en cantidades apreciables en el lecho, y su transporte está regulado más por la tasa de abastecimiento de la cuenca que por el contenido de energía del flujo. Esta carga no puede ser función biunívoca del caudal líquido del río, y debe ser siempre medida.

Los tipos de carga sólida se pueden clasificar, de acuerdo con las denominaciones internacionales más usuales en hidráulica fluvial, como sigue:

QlQbQt += [4-1]





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Donde:

Qt = "Carga total". (Total Sediment Load).

Qb = "Carga de Material del Lecho". (Bed Material Load).

Ql = "Carga de Lavado". (Wash Load).

También:

QbsQbbQb += [4-2]

Donde:

Qbb = "Carga de Lecho". (Bed Load), ó mejor, "Carga de Arrastre".

Qbs = "Carga en Suspensión". (Suspended Load).

Es decir:

QlQbsQbbQt ++= [4-3]

Ó:

)9(QsQbbQt += [4-4]

Donde:

)10(QlQbsQs += [4-5]

Donde Qs es la "Carga Total en Suspensión", ó (Total Suspended Load).

Dado que la concentración superficial de sedimentos no representa ni siquiera la carga de lavado total de la cuenca, resulta difícil utilizar los valores diarios de concentración para determinar la curva de duración de sedimentos; por esta razón se prefiere utilizar la información de aforos sedimentológicos completos de las estaciones hidrométricas de primer orden, para obtener una curva de calibración de caudal sólido total en suspensión contra caudal líquido, y reemplazar punto a punto el caudal líquido por el sólido en la curva de duración de caudal del punto anterior.

El procedimiento no es perfecto puesto que los aforos no incluyen la carga de arrastre ni la carga de material del lecho en suspensión cercana al fondo, y por la natural dispersión de los puntos de la curva de calibración al incluir los valores de la carga de lavado que no guardan relación biunívoca con el caudal; sin embargo es la forma más precisa de obtener una curva representativa de la carga medida en la estación.

La curva de duración de sedimentos se interpreta de la misma manera que la curva de duración de caudal y tiene el mismo significado para efectos de monitorear el comportamiento de la producción de sedimentos en el punto de concentración escogido.





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4.3. AFOROS DE CAUDAL

Los aforos de caudal se llevan a cabo normalmente, como se ha dicho, en las estaciones hidrométricas del IDEAM; sin embargo en el canal del Dique, se han realizado además campañas coordinadas de aforos líquidos y sólidos en todo el sistema, cuyos resultados se han empleado en la obtención de las curvas de calibración en los caños mayores y en su desembocadura en la Bahía de Cartagena en Pasacaballos.

A partir de las campañas de medición ha sido posible, además, juzgar la continuidad de los caudales dentro del sistema y detectar en forma aproximada las desviaciones de agua hacia las ciénagas y otras zonas de almacenamiento.

Un resumen de los caudales líquidos medidos en las campañas de la Universidad del Norte y el Ministerio del Medio Ambiente durante el periodo 1996-2003 se presenta en la Tabla 4.1. Durante estas campañas se realizaron en la gran mayoría de puntos mediciones de caudal líquido y sólido tanto en los sitios de las estaciones del IDEAM, como en los caños de conexión entre el Canal del Dique y las ciénagas adyacentes.

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Tabla 4.1: Aforos líquidos obtenidos en las diferentes campañas de medición en el Canal del Dique y el Río Magdalena. El error de medición, está prácticamente en todos los casos entre el 10% y el 15%. Aforos de caudal Canal del Dique - Río Magdalena en las campañas de medición

Ministerio Ambiente - E y A (m3/s) Universidad del Norte (m3/s)

Corriente Sitio C1 C2 C3 C4 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10

Río Magdalena San Pedrito 7613 2879 3688 5762 9777 11092

Río Magdalena La Gloria

Río Magdalena CALAMAR 11696 7671 8860 8398 4039 6261 10392 11469

Canal del Dique Pts. k0+475 682.1 164.6

Canal del Dique Pts K0+500 957.5 395

Canal del Dique T.S K0+550 763.9

Canal del Dique T.S K01+000 914.4 412 133.3

Canal del Dique k02+000 976.2 396

Canal del Dique Incora 992 456 686 720 265 374 960 441 67 118 705

Canal del Dique Santa Lucía 708 112 401

Canal del Dique El Guájaro 701 130 329 381

Canal del Dique Soplaviento 1067 493 731 702

Canal del Dique A. Arriba Caño Mahates 654 126 219 384 726 877 351

Canal del Dique Mahates 915 435 591 755

Canal del Dique Gambote 665 462 614 703 666 138 223 410 431 74 104

Canal del Dique Santa Helena 1 720 492 648 590 546 119 221 374 647 412 19 98

Canal del Dique Santa Helena 2 691 501 520 562 55 345 14 96

Canal del Dique Costa Rica 586 364 521 533

Canal del Dique A Arriba Caño Matunilla 455 103 199 307 471 559 361 41 96

Canal del Dique El Recreo 352 217 296 366

Canal del Dique A Arriba Caño Lequerica 253 63 128 199 298 309 244 26 24 Canal del Dique Pasacaballos 273 171 217 245 113 170 215 195 49

A Arriba: Aguas arriba T.S.Trampa de Sedimentos Canal del Dique C se refiere a cada una de las campañas de medición de la Universidad del Norte y del Ministerio en conjunto con la firma Estudios y Asesorías Ltda.





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4.4. CAUDALES SÓLIDOS EN EL CANAL DEL DIQUE

La discriminación de la carga entre carga de arenas y carga de limos y arcillas se hace normalmente para diferenciar los tamaños de la carga de material del lecho (la cual presenta una relación biunívoca con el caudal líquido) y la carga de lavado (que no siempre sigue una relación directa con los caudales líquidos). La separación se realiza una vez recolectada la muestra de carga en suspensión, pasándola a través de un tamiz 200 de la serie estándar de tamices, con lo cual se separan los tamaños mayores y menores de 0.0625 mm (límite entre los tamaños de arena y limo).

La Tabla 4.2 resume las cargas totales en suspensión medidas en los aforos de las estaciones y de las campañas; la Tabla 4.3 muestra los resultados de la medición de las arenas en suspensión, mientras que en la Tabla 4.4 se presentan los porcentajes de la carga de arena respecto de la carga total de sedimentos muestreadas en cada uno de los aforos realizados durante las campañas.

Como se puede deducir de la Tabla 4.4, en las mediciones predomina la carga de material fino (arcillas y limos); lo cual es consecuencia de la trampa de sedimentos a la entrada del Canal, que retiene buena parte de las arenas antes del K07. La mayor proporción de arenas ocurre para los caudales más bajos, en tanto que la mayor proporción de finos, ocurre para los caudales más altos. Sin embargo, debe observarse que la mayor proporción de arenas ocurre casi siempre para los caudales más bajos, en tanto que la mayor proporción de finos, ocurre para los caudales más altos, lo cual significa también que cuando los caudales son medios o normales, la mayor cantidad de la carga es de material del lecho, en tanto que cuando el Río Magdalena está crecido, la mayor parte de la carga es carga de lavado, compuesta principalmente de materiales muy finos, en los rangos de limos y arcillas.

A partir de las mediciones presentadas anteriormente se han elaborado curvas de calibración de carga de sedimentos totales en suspensión y curvas de calibración de arenas en suspensión a lo largo del Canal del Dique, de acuerdo con la expresión nkQlQs = , cuyos parámetros de correlación se incluyen en la Tabla 4.5 para el caso de la carga total, y en la Tabla 4.6 para la carga de arenas.

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Tabla 4.2: Aforos sólidos medidos en campo MAVDT- E Y A (Ton/día) Universidad del Norte (Ton/día) Corriente Sitio

C1 C2 C3 C4 C1 C2 C3 C4 C6 C7 C8 C9 C10 Q INCORA (m3/s) 992 456 686 720 708 112 266 374 960 440 67.2 118 704.67 Río Magdalena San Pedrito 145,829 266,414 187,049 Río Magdalena La Gloria Río Magdalena CALAMAR 534,024 554,722 483,204 274,180 153,388 287,964 451,363 Canal del Dique T.S. k0+475 38,167 11860.8 Canal del Dique T.S K0+500 27,969 31516 Canal del Dique T.S. K0+550 Canal del Dique T.S. K01+000 14,164 26697 Canal del Dique T.S. k02+000 18093 37115 Canal del Dique Incora 53,800 37,300 42,000 31,400 7,042 17,108 27,763 41,967 1,743 2,275 23,450 Canal del Dique Santa Lucía 14,724 6,087 Canal del Dique El Guájaro 20,562 4,800 15,984 15,974 Canal del Dique Soplaviento 19,700 31,900 51,700 58,200 Canal del Dique A Arriba Caño Mahates 23,136 2,844 16,155 9,699 17,152 Canal del Dique Mahates 32,900 34,000 44,100 36,800 Canal del Dique Gambote 14,100 33,700 49,200 27,500 21,796 2,796 15,621 42,750 589 1,111 Canal del Dique Santa Helena 1 16,500 36,200 40,300 23,900 16,429 2,292 12,532 14,898 30,400 129 633 Canal del Dique Santa Helena 2 13,400 39,400 36,700 19,700 8,165 29,349 65 644 Canal del Dique Costa Rica 12,500 27,300 30,300 22,400 Canal del Dique A Arriba Caño Matunilla 12,401 1,838 5,956 11,687 10,251 31,825 147 Canal del Dique El Recreo 6,200 15,800 19,100 18,500 Canal del Dique A Arriba Caño Lequerica 6,547 1,039 7,924 9,349 5,235 17,518 184 157 Canal del Dique Pasacaballos 4,100 13,000 12,400 11,300 1,059 8,159 17,963 373

A Arriba: Aguas arriba T.S:Trampa de Sedimentos Canal del Dique C:se refiere a las campañas de medición de la Universidad del Norte y del MAVDT en conjunto con la firma Estudios y Asesorías Ltda.

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Tabla 4.3: Cargas de arenas medidas en los aforos para las campañas de campo MAVDT- E y A (Ton/día) Universidad del Norte (Ton/día)

Corriente Sitio C1 C2 C3 C4 C1 C2 C3 C4 C6 C7 C8 C9 C10

Q INCORA (m3/s) 992 456 686 720 708 112 266 374 960 440 67.2 118 705 Río Magdalena San Pedrito 54,060 30,683 Río Magdalena La Gloria Río Magdalena CALAMAR 416,723 66,760 111,350 55,110 52,612 36,334 40,424 Canal del Dique T.S. k0+475 15,026 4,200 Canal del Dique T.S. K0+500 5,435 Canal del Dique T.S. K0+550 Canal del Dique T.S. K01+000 3,641 3,458 Canal del Dique k02+000 3,824 Canal del Dique Incora 17,300 5,210 8,490 9,790 1,946 3,756 6,021 200 0 7,790 Canal del Dique Santa Lucía 6,398 1,928 Canal del Dique El Guájaro 7,761 1,790 4,703 5,596 Canal del Dique Soplaviento 4,090 6,700 7,730 10,410 Canal del Dique A Arriba Caño Mahates 9,077 1,260 3,714 2,025 Canal del Dique Mahates 18,510 2,420 7,200 9,900 Canal del Dique Gambote 7,050 2,770 12,220 8,070 8,191 1,374 3,652 5,938 1 0 Canal del Dique Santa Helena 1 10,020 2,560 10,000 6,050 871 1,052 3,135 2,969 0 0 Canal del Dique Santa Helena 2 5,960 2,510 9,250 6,800 2,810 0 0 Canal del Dique Costa Rica 7,620 1,820 5,970 6,010 Canal del Dique A Arriba Caño Matunilla 455 541 315 2,094 3,656 0 Canal del Dique El Recreo 3,360 820 3,787 5,013 Canal del Dique A Arriba Caño Lequerica 2,653 297 556 1,829 2,031 0 Canal del Dique Pasacaballos 2,230 790 2,640 3,810 188 1,797 2,456

A Arriba: Aguas arriba T.S:Trampa de Sedimentos Canal del Dique C: se refiere a las campañas de medición de la Universidad del Norte y del MAVDT en conjunto con la firma Estudios y Asesorías Ltda.

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Tabla 4.4: Relación porcentual entre la Carga Sólida de arenas y la carga total MAVDT- E y A Universidad del Norte

Corriente Sitio C1 C2 C3 C4 C1 C2 C3 C4 C6 C7 C8 C9 C10

Q INCORA (m3/s) 992 456 686 720 708 112 266 374 960 440 67.23 118 705 Río Magdalena San Pedrito 37% 12% 12% Río Magdalena CALAMAR 78% 12% 23% 20% 34% 13% 9% Canal del Dique T.S. k0+475 39% 35% Canal del Dique T.S. K0+500 19% Canal del Dique T.S. K0+550 Canal del Dique T.S. K01+000 26% 13% Canal del Dique k02+000 10% Canal del Dique Incora 32% 14% 20% 31% 30% 22% 14% 11% 0% 33% Canal del Dique Santa Lucía 43% 32% Canal del Dique El Guájaro 38% 37% 29% 35% Canal del Dique Soplaviento 21% 21% 15% 18% Canal del Dique A Arriba Caño Mahates 39% 44% 23% 12% Canal del Dique Mahates 56% 7% 16% 27% Canal del Dique Gambote 50% 8% 25% 29% 38% 49% 23% 14% 0% 0% Canal del Dique Santa Helena 1 61% 7% 25% 25% 38% 8% 21% 10% 0% 0% Canal del Dique Santa Helena 2 44% 6% 25% 35% 10% 0% 0% Canal del Dique Costa Rica 61% 7% 20% 27% Canal del Dique A Arriba Caño Matunilla 4% 29% 5% 18% 11% 0% Canal del Dique El Recreo 54% 5% 20% 27% Canal del Dique A Arriba Caño Lequerica 41% 29% 7% 20% 12% 0% Canal del Dique Pasacaballos 54% 6% 21% 34% 18% 22% 14%

A Arriba: Aguas arriba T.S:Trampa de Sedimentos Canal del Dique C : se refiere a las campañas de medición de la Universidad del Norte y del MAVDT en conjunto con la firma Estudios y Asesorías Ltda.





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Tabla 4.5: Parámetros de las curvas de Calibración de carga total de sedimentos en suspensión

Rango de aplicación Sitio k n r2 Ql máx Ql mín

Río Magdalena - Calamar 0.6118 1.4944 0.7691 13105 1813 Incora 13.125 1.1865 0.8104 992 67 Gambote 13.39 1.1968 0.5963 842 104 Sta. Helena 1 2.9741 1.4159 0.723 782 19 Sta. Helena 2 4.7346 1.3399 0.6506 88 703 Pasacaballos 2.0107 1.4917 0.354 49 273 Caño Correa 7.7198 1.31 0.5459 58 4 Caño Matunilla 0.1858 1.98 0.7143 361 22 Caño Lequerica 0.3639 2.187 0.8078 82 7

Tabla 4.6: Parámetros de las curvas de calibración de carga de arenas en suspensión

Rango de aplicación Sitio k n r2 Ql máx Ql mín

Río Magdalena - Calamar 5.00E-05 2.3832 0.8102 11696 3884 Incora 1.7386 1.3458 0.4533 992 67 Gambote 0.0122 2.0577 0.7309 896 138 Sta Helena 1 0.0028 2.2747 0.8058 120 720 Sta Helena 2 0.0284 1.9415 0.582 212 703 Pasacaballos 1.00E-04 3.1509 0.7922 113 273 Caño Correa 0.8855 1.3725 0.5192 310 6 Caño Matunilla 0.6353 1.5389 0.5766 361 14 Caño Lequerica 0.8072 1.562 0.509 119 18

A continuación se presentan algunos ejemplos de las curvas de calibración de sedimentos, las cuales se muestran en el Anexo A.





43

Figura 4-1: Curva de calibración Caudal líquido vs. Caudal sólido. Carga total medida en la estación Calamar – Río Magdalena

Carga de sedimentos= 0.6118Caudal líquido1.4944

R2 = 0.7691

1000

10000

100000

1000000

10000000

1000 10000 100000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)

IDEAM U Norte MAVDT - EyA LEH Figura 4-2: Curva de Calibración de Caudal líquido vs. Caudal sólido Estación Incora

K07


R2 = 0.8104

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)

IDEAM U Norte MAVDT - EyA LEH





44

4.5. ESTIMACIÓN DE LAS CARGAS ANUALES MEDIDAS EN SUSPENSIÓN

Para calcular con mayor precisión la derivación de sedimentos hacia el Canal, se calculó la curva de duración de caudal sólido en Calamar, a partir de la curvas de duración de nivel y de calibración de Nivel vs. Q y Q vs. Qs, ya analizadas. El resultado obtenido en la estimación de la carga sólida del Río Magdalena en Calamar es de 135´000,000 Ton/año.

De manera similar que en una curva de duración de caudal líquido, el área bajo la curva de duración de caudales sólidos indica la cantidad total anual de sedimentos que pasa por la sección. De esta manera se han calculado las cargas que se indican en la Tabla 4.7.

Tabla 4.7: Cargas de sedimentos en suspensión y arenas en suspensión en el Canal

Estación % del Q

Río Magdalena

Qs total (Ton/año)

Qs arenas (Ton/año)

Qs finos (Ton/año)

% de arenas

Río Magdalena Calamar 100.0% 134,973,306 34,205,683 100,767,623 25% Incora k7 7.5% 8,614,953 3,210,266 5,404,686 37% Gambote 7.2% 8,753,258 2,014,771 6,738,487 23% Santa Helena 1 5.9% 6,018,394 1,196,850 4,821,544 20% - Caño Correa 1.1% 900,117 136,623 763,494 15% Santa Helena 2 4.8% 4,493,493 1,014,766 3,478,727 23% - Caño Matunilla 1.7% 1,172,277 427,079 745,198 36% - Caño Lequerica 0.4% 660,316 107,368 552,948 16% Pasacaballos 2.3% 1,594,394 679,932 914,461 43%

Con relación al balance sedimentológico, se puede apreciar que así como la derivación de agua, a partir del Río Magdalena es del 7.5% del caudal registrado en Calamar, la derivación de sedimentos en suspensión es en promedio del 6.4% de la carga total en suspensión, siendo mayor del 9% en la derivación de arenas, y menos del 6% de la de materiales finos. También es posible observar, que en cuanto hace a las arenas, la proporción de la carga en suspensión que llega al final del Canal es muy similar a la que entra, aumentando ligeramente del 37% al 43% del total.

Tomando en consideración que los valores medidos seguramente subestiman la carga de arenas, por no incluir la carga de arrastre y tampoco la suspensión más cercana al lecho, es claro que los depósitos al final del Canal deben tener proporciones de arena superiores al 43%, como se calcula más adelante, y como lo han demostrado las mediciones más recientes de la Universidad del Norte en los sedimentos del delta de Pasacaballos (4).

Del total de materiales finos en suspensión que ingresan al Canal del Dique (8.6MTon/año) un 50% sale de nuevo por las diferentes bocas de los caños hacia el mar, la bahía de

4 LABORATORIO DE ENSAYOS HIDRÁULICOS DE LAS FLORES, Manejo de los Sedimentos de la Desembocadura del Canal del Dique en la Bahía de Cartagena – Una primera aproximación sobre la viabilidad de uso de las lengüetas de Pasacaballos, Barranquilla: UNINORTE : DOCUMENTO E-063-022. 2000





45

Barbacoas y la bahía de Cartagena; en tanto que el 50% restante es retenido por el sistema cenagoso y los embalses.

Los volúmenes de sedimentos que salen del sistema hacia las bocas del Caño Correa constituyen el 10% (0.9 MTon/año) del total, mientras que hacia la bahía de Barbacoas sale el 22% (1.2 MTon/año por el Caño Matunilla y 0.7MTon/año en el Caño Lequerica, correspondiendo al 14% y 8% respectivamente). Los sedimentos que llegan al mar por el Caño Correa son transportados por la fuerte corriente litoral hacia el sur occidente. Estos sedimentos son favorables para el mantenimiento de las playas marinas, aunque pueden también llegar a afectar los corales del archipiélago de San Bernardo. De todas maneras, se advierte que el estudio detallado del transporte de sedimentos en el mar y las bahías, no hizo parte de los alcances del presente convenio, pero se ha hecho muy evidente la necesidad de realizarlo para poder dimensionar el verdadero impacto del aporte del Canal del Dique al respecto.

4.6. CARGA DE MATERIAL DEL LECHO EN EL CANAL

Para poder comprender en forma más completa el comportamiento sedimentológico del Canal del Dique, como el de cualquier otro cauce aluvial, es necesario conocer no solo la carga que se transporta en un momento dado en suspensión (carga medida), sino también la carga de material del lecho que se mueve por arrastre y la carga en suspensión que se mueve muy cerca del fondo del canal y por tanto escapa a la detección por parte de los equipos de medición (que no llegan al último metro o metro con cincuenta de profundidad, cerca del fondo), y cuya magnitud puede ser muy importante dado que la concentración de sedimentos aumenta siempre con la profundidad.

En un cauce aluvial como el Canal del Dique, con un lecho de arenas, la capacidad de transporte de sedimentos en el rango de arenas puede ser calculada mediante ecuaciones de transporte disponibles en la literatura, utilizándose para el efecto el Método de Einstein (5). Los resultados del cálculo para las estaciones principales se presentan en la Tabla 4.8; dado que estos cálculos involucran solamente carga de arenas, los resultados se deben adicionar a la carga de arenas de la Tabla 4.7, para obtener la carga total de sedimentos en el Canal.

4.6.1. El Método de Einstein

Este método permite el cálculo de la capacidad de transporte de sedimentos del río, compuesta por materiales provenientes directamente del lecho mismo, que se mueven por arrastre y suspensión en la corriente. Esta parte de la carga es función biunívoca del caudal líquido puesto que su movimiento depende de la intensidad de la turbulencia en el flujo, que es una función directa de la hidráulica del mismo para cada caudal. El Método de Einstein fue presentado por primera vez en l950 por dicho autor, y ha sido considerablemente revisado y mejorado en el curso de los años.

5 Einstein, H.A., “The Bed Load Function for Sediment Transportation in Open Channel Flows”, Bull. 1026, USDA. 1950.





46

En su descripción más simple, el Método de Einstein parte de las características hidráulicas básicas de la sección transversal de un río, de la composición sedimentológica del material del lecho y de la pendiente de la línea de energía, para calcular las condiciones hidráulicas del flujo, incluyendo la interacción entre éste y el lecho que produce la rugosidad adicional de forma, (dunas y ondulaciones del fondo: “formas de lecho”), y derivar de ésta los parámetros descriptivos de la turbulencia que definen las tasas de remoción de material del fondo y su transporte por arrastre y por suspensión en el flujo.

El método permite separadamente el cálculo del transporte para cada fracción individual de tamaños y puede diferenciar también entre carga de arrastre y carga de suspensión. El arrastre se calcula por la ecuación de Einstein, que es una relación compleja entre dos parámetros adimensionales Ψ* y Φ:

eb

Si

xii SR

SDY⋅

−⋅⋅⋅⋅= '2

2

*)1(

ββζψ [4-6]

3)1(*

DgsSs

qii Bi

b

B

⋅⋅−⋅⋅=Φ

ρ

[4-7]

Ψ∗ se conoce como "Parámetro de Intensidad del Flujo", y procede de la relación entre la fuerza de sustentación del flujo sobre un grano individual de diámetro Di, y la fuerza que resiste al movimiento ascensional de esa misma partícula, representada por el peso sumergido de las mismas, SS es la gravedad específica del material, Se, la pendiente de la línea de energía del flujo, R'b, el radio hidráulico correspondiente a los granos, y los parámetros, ξi, Yi , (β/βx), son correcciones que se utilizan cuando el lecho contiene variedad de tamaños de grano diferentes, (6), (7), (8), (9).

Φ∗, es conocido con el nombre de "Parámetro de Intensidad del Transporte", y representa una relación entre la velocidad de avance de los sedimentos y la velocidad de caída o velocidad de asentamiento de los granos iB es la fracción de la granulometría de la carga compuesta por partículas de diámetro Di, ib, es la fracción de la granulometría del lecho correspondiente a partículas de diámetro Di, y qBi, es la carga de arrastre correspondiente, ρs, es la densidad del material seco, g es la aceleración de la gravedad, y Ss, es el peso específico de los sedimentos.

6 Einstein H.A, Chien, N. “Second Approximation to the Solution of the Suspended Load Theory”. University California Inst. for Hydraulic Research report No. 3, 1954 7 Einstein H.A, Chien, N. “Effect of Heavy Sediment Concentration Near the Bed on Velocity and Sediment Distribution”. Univ. California Inst. Eng. Res. No. 8, 1955. 8 Einstein H.A, Chien, N. “Transportation of Sediment Mixtures with Large Ranges of Grain sizes”. Univ. of California Institute for Engineering Res. No. 2, 1953. 9 Einstein H.A, Abdel Aaal, F. “Einstein Bed Load Function at High Sediment Rates”. Journal, ASCE, Jan, 1972.





47

El transporte por arrastre, qbb, determina una concentración de partículas de diámetro Di, cerca del fondo en la llamada "capa de lecho", definida por Einstein como una capa de espesor igual a 2⋅Di. Con base en esta concentración de referencia, el Método de Einstein calcula la carga de material de diámetro Di en suspensión, utilizando la ecuación logarítmica de distribución de la velocidad en la vertical, y la ecuación de Rouse, [2], que da el perfil de concentración en la profundidad d :

z

addayd

aCyC

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⋅

⋅−=

)()( [3-8]

donde y, es la ordenada del punto en el cual se mide la concentración; Ca, es la concentración de referencia, a, la ordenada del punto donde la concentración es igual a Ca; y z, es un exponente que depende de la intensidad de la turbulencia :

∗⋅

=UksV

z [3-9]

Donde Vs , es la velocidad de asentamiento de la partícula, k es la constante de Von Kárman, y U*, es la velocidad de corte del flujo. La integración del producto Cy⋅Vy, a lo largo de la profundidad y para todos los rangos de tamaño presentes, produce la carga total de sedimentos originados en el lecho. Vy, es la velocidad de la corriente a la distancia y del fondo.

Cuando el río no se encuentra en estado de equilibrio morfológico, el Método de Einstein puede utilizarse con las condiciones hidráulicas promedio para obtener la capacidad de transporte actual del cauce, pero debe tomarse en cuenta que el abastecimiento de material de la cuenca determinará la evolución futura del transporte, que será por esta razón variable con el tiempo.

4.6.2. Información Básica

De la descripción anterior se deduce que, para determinar las características hidráulicas del flujo, se requiere conocer la pendiente, la sección transversal del cauce, la rugosidad de las orillas, (del grano y de “formas del lecho”), y además la granulometría de los sedimentos del lecho.

4.6.3. Información Topográfica de los Cauces

Los datos sobre forma y tamaño de la sección transversal del cauce del Canal del Dique, se obtuvieron a partir de levantamientos batimétricos de estudios anteriores.

El cálculo de tasas de transporte de carga de material del lecho se realizaron utilizando los programas de computador BEDLOAD, y YQBEDLOAD, los cuales contienen una versión actualizada del Método de Einstein, el primero para flujo uniforme, mientras que el segundo





48

contiene una modificación del Método que permite utilizar como dato de entrada la curva de calibración de caudal líquido vs profundidad, para una sección dada 10.

4.6.4. INFORMACIÓN SEDIMENTOLÓGICA

El cálculo de la capacidad de transporte de un cauce aluvial requiere del conocimiento detallado de la distribución granulométrica de los materiales sólidos que conforman su lecho. Dicha composición es, naturalmente, muy variable según sea el régimen de caudales en el río, (avenidas o estiajes), y según sea el régimen de aportes de sus tributarios.

Para obtener esa información se realizaron muestreos directos utilizando muestreadores de tipo “almeja”, que descienden al fondo colgados de un lazo y se cierran automáticamente tomando muestras de la porción superficial del lecho, hasta unos 20 cm de profundidad. Los muestreos se repiten para varios caudales y niveles del fondo y se analizan para obtener granulometrías promedio en cada sector. Los gráficos de la Figura 4-3 a la Figura 4-8 presentan las granulometrías representativas de cada sector del canal del Dique.

Figura 4-3: Río Magdalena. Granulometría representativa del lecho g

0.5

0.4

0.35 0.

3

0.25

0.21

0.18

0.15

0.12

5

0.08

0.06

3

0.08

0.06

3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.11 Diámetro (mm)

% m

as fi

no q

ue

10 Ordóñez J.I. “Sediment Exclusion at River Diversions”. Hydraulic Engineering Report HEL- 24. Hydraulics and Sanitary Engineering Laboratory, University of California, Berkeley, Jan. 1974.





49

Figura 4-4: Canal del Dique No.1. Salida Trampa de Sedimentos Calamar – Aguas arriba Embalse el Guájaro. Granulometrías representativas del lecho

1

0.8

0.63 0.5

0.4

0.25 0.2

0.16

0.12

5

0.08

0.06

30

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.11

Diámetro (mm)

% m

as fi

no q

ue

Granulometría media Granulometría gruesa Granulometría fina Figura 4-5: Canal del Dique Gambote. Granulometrías representativas del lecho

0.5

0.4

0.35 0.3

0.25

0.21

0.18

0.15

0.12

5

0.08

0.06

3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.11Diámetro (mm)

% m

as fi

no q

ue

Granulometría fina Granulometría media Granulometría gruesa





50

Figura 4-6: Canal del Dique No.2. Aguas abajo Embalse el Guájaro – Santa Helena 1 Granulometrías representativas del lecho

0.03

1

0.06

3

0.08

0.12

5

0.15

0.180.21

0.250.3

0.5

0.4

0.35

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.11

Diámetro (mm)

% m

as fi

no q

ue

Granulometría gruesa Granulometría media Granulometría fina

Figura 4-7: Canal del Dique No.3. Aguas abajo Caño Correa – Aguas Arriba Caño

Matunilla. Granulometrías representativas del lecho

0.5

0.4

0.35 0.

3

0.25

0.21

0.18

0.15

0.12

5

0.08

0.06

3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.11

Diámetro (mm)

% m

as fi

no q

ue

Granulometría gruesa Granulometría media Granulometría fina





51

Figura 4-8: Canal del Dique No.4. Aguas abajo Caño Lequerica – Pasacaballos. Granulometrías representativas del lecho.

0.5

0.4

0.35 0.

3

0.25

0.21

0.18

0.15

0.12

5

0.08

0.06

3

0.03

1

0.02

35

0.01

6

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.010.11Diámetro

(mm)

% m

as fi

no q

ue

granulometría gruesa Granulometría media Granulometría fina

4.6.5. Información Hidrológica

La información hidrológica requerida para el cálculo de la carga de material del lecho se obtiene de las curvas de duración de caudal líquido previamente obtenidas.

4.6.6. Cálculo de la capacidad de transporte de carga de material del lecho

Aplicando las curvas de calibración (de caudal líquido vs. caudal sólido calculadas a partir del Método de Einstein), a las curvas de duración de caudal para el sector, (reemplazando caudal sólido por caudal líquido, punto a punto), se obtienen las curvas de duración de carga de material del lecho. El área bajo estas curvas representa la carga total anual de sedimentos que el canal puede transportar. En el Anexo B se encuentran disponibles las curvas de calibración de material del lecho y las curvas de duración.

La Tabla 4.8 presenta los resultados de las tasas de transporte total anual de material del lecho en el Canal del Dique. Los cálculos se han realizado para las diferentes granulometrías consideradas en los cuatro tramos del Canal: El primero, entre la entrada del Canal y las compuertas del embalse de El Guájaro; el segundo, entre esas compuertas y la estación Santa Helena 1 (aguas arriba del Caño Correa); el tercero entre Santa Helena 1 y la difluencia del caño Matunilla, y el último desde este punto hasta Pasacaballos.

Se emplearon en cada caso, los datos de las secciones transversales, pendientes y granulometrías de cada tramo y se corrió el programa YQBEDLOAD, el cual produce las curvas de calibración de carga sólida, así como información hidráulica y sedimentológica





52

detallada, incluyendo la distribución de la rugosidad del lecho entre paredes, grano y formas del fondo, y el cálculo de tasas de transporte por rangos de tamaño, para las granulometrías utilizadas.

Tabla 4.8: Cálculos de la Capacidad de Transporte del Cauce del Canal del Dique

Carga de material del lecho Tramo Muestra Qbb

(Ton/año)Qsb

(Ton/año)Qb anual (Ton/año)

Gruesa 251,890 623,780 875,670 Media 125,820 1,176,370 1,302,190 1 Fina 70,520 2,353,850 2,424,370 Gruesa 159,770 431,945 591,715 Media 42,315 1,290,370 1,332,685 2 Fina 28,890 2,337,010 2,365,900 Gruesa 121,150 480,830 601,980 Media 38,145 642,940 672,010 3 Fina 19,160 227,990 247,150 Gruesa 104,750 127,940 232,690 Media 36,730 69,760 106,490 4 Fina 17,100 282,940 300,040

Como se puede ver los resultados son variables, las granulometrías finas dan resultados bajos pues se ha cuidado de no incluir limos ni arcillas; en definitiva se ha optado por utilizar un promedio entre los valores calculados para las granulometrías media y gruesa, dado que se considera que los materiales finos están ya considerados en los cálculos para esas granulometrías y en la carga medida.

4.7. DETERMINACIÓN DE LA CARGA REAL DE SEDIMENTOS DEL LECHO

Con los resultados obtenidos para la capacidad de transporte, y los resultados de la carga dragada, es posible calcular la carga sólida real de sedimentos del lecho en el Canal del Dique para cada sector de estudio; basta sumar los dos valores. (Ver Tabla 4.9)

Tabla 4.9: Estimativo final de la carga real del lecho en el Río Magdalena y en el Canal del Dique

Corriente Qbb (Ton/año)

Qsb (Ton/año)

Qb anual (Ton/año)

Dragado (Ton/año)

Total (Ton/año)

Río Magdalena 2,751,830 13,540,590 16,292,220 N.A. 16,292,220

Canal del Dique No.1 200,000 1,200,000 1,400,000 900,000 2´300,000 Canal del Dique No.2 100,000 900,000 1,000,000 450,000 1´450,000 Canal del Dique No.3 80,000 400,000 480,000 - 480,000 Canal del Dique No.4 70,000 200,000 270,000 150,000 420,000





53

En la Tabla 4.9 se ha tenido en cuenta el peso de material removido anualmente por dragado en los diferentes sectores del Canal en la condición actual, dado que los cálculos representan las condiciones después de realizados esos dragados: En el último sector, donde los dragados son del orden de 300,000 m3/año, solamente se consideran 150,000 Ton/año que es el estimativo de lo que sería la fracción de arenas. El valor de 2´300,000 Ton/año en el primer sector compara bien con lo que sería una tasa de derivación aproximada del 15% del transporte de carga de material del lecho en el Río Magdalena, por lo que se considera que los estimativos son adecuados. Como se puede ver la capacidad de transporte de carga del lecho del Canal, desciende paulatinamente a medida que va disminuyendo el caudal, pero se mantiene en la mayor parte en más de un millón y medio de toneladas por año, disminuyendo únicamente en cuantía mayor en el último tramo como consecuencia de la desviación de caudal hacia los Caños. La capacidad de transporte en lo que hace a materiales más finos (limos, arcillas y coloides, y arenas muy finas) es muy grande, y para todos los efectos prácticos el Canal puede transportar toda la carga de esos tamaños que le entra hasta el tramo final cerca de la bahía de Cartagena.

4.8. CARGA TOTAL DE SEDIMENTOS Para calcular la carga total de sedimentos basta sumar los valores de carga medida con los de la carga real del material del lecho en el Canal. La Tabla 4.10 muestra los resultados para el Río Magdalena en Calamar y para el Canal del Dique.

Tabla 4.10: Carga total de sedimentos en el Canal del Dique

Estación Qb (ton/año)

Ql (Ton/año)

Qtotal (Ton/año)

Río Magdalena Calamar 16,292,220 134,973,306 151,265,526 Incora k7 2,443,833 8,614,953 11,058,786 Gambote 1,450,000 8,753,258 10,203,258 Santa Helena 1 1,450,000 6,018,394 7,468,394 - Caño Correa 503,700 900,117 1,403,817 Santa Helena 2 480,000 4,493,493 4,973,493 - Caño Matunilla 535,500 1,172,277 1,707,777 - Caño Lequerica 359,500 660,316 1,019,816 Pasacaballos 420.000 1,594,394 2,014,394

4.9. MATERIALES DE DEPÓSITO AL FINAL DEL CANAL

Con el fin de estimar los volúmenes de depósito en las desembocaduras de los Caños, se ha supuesto que de la carga medida al final del Canal, el material depositable podría ser la totalidad de la carga de arenas más el 50% de la carga de material fino; además se ha supuesto un peso unitario de los depósitos de arena de 1.25 Ton/m3, que se considera conservador, y de 1.0 Ton/m3 para el caso de limos y arcillas. En la Tabla 4.11 se presentan los resultados de dicha estimación.





54

Tabla 4.11: Volúmenes de Sedimento que son Susceptibles de ser Depositados en Diversos Puntos del Canal de Acuerdo con las Tasas de Transporte Calculadas

Estación Qs total (Ton/año)

Qb arenas (ton/año)

Qs arenas (Ton/año)

Qs finos (Ton/año)

Volumen Depositable

(m3/año)

Volumen que pasa (m3/año)

Río Magdalena Calamar 151,265,526 16,292,220 34,205,683 100,767,623 N.A. N.A.

Incora k7 11,058,786 2,443,833 3,210,266 5,404,686 7,225,623 2,702,343Gambote 10,203,258 1,450,000 2,014,771 6,738,487 6,141,060 3,369,244Santa Helena 1 7,468,394 1,450,000 1,196,850 4,821,544 4,528,252 2,410,772- Caño Correa 1,403,817 503,700 136,623 763,494 894,006 381,747 Santa Helena 2 4,973,493 480,000 1,014,766 3,478,727 2,935,176 1,739,364- Caño Matunilla 1,707,777 535,500 427,079 745,198 1,142,663 372,599 - Caño Lequerica 1,019,816 359,500 107,368 552,948 649,968 276,474 Pasacaballos 2,014,394 420,000 679,932 914,461 1,337,176 457,231

Los sedimentos que salen a la bahía de Barbacoas son en su mayor parte depositados en los deltas de los dos caños, que crecen continuamente por falta de dragado de mantenimiento. Estos caños solo son navegables por embarcaciones de pequeño calado. Los sedimentos que siguen hacia la bahía de Cartagena causan problemas a la navegación, principalmente en el sector entre el caño Lequerica y Pasacaballos, los cuales se resuelven con dragados periódicos. CORMAGDALENA draga ese sector dos veces al año, y deposita los materiales en el delta de Pasacaballos reforzando su crecimiento natural.

Los valores resaltados en la Tabla 4.11 son los estimativos del presente trabajo para la producción de sedimentos en las entregas del Canal del Dique, en forma de depósitos; los demás sedimentos que salen se consideran materiales muy finos, en los rangos de limos finos y arcilla, que no se depositan fácilmente aún cuando se reduce la velocidad del agua, pero que eventualmente lo hacen sobre una zona mucho más extensa creando depósitos de muy bajo espesor, que no presentan peligro de pérdida de profundidades para la navegación en el mediano plazo. Si se contempla además, la realidad global del aumento paulatino del nivel del mar, estos espesores pueden no tener mayor significado aún en el largo plazo, como se expone en el siguiente capítulo.





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5. DEPOSITACIÓN DE SEDIMENTOS EN LA BAHÍA DE CARTAGENA

5.1. GENERALIDADES

Una forma independiente de comprobar los volúmenes de sedimentos aportados por el Canal del Dique a las bahías de Cartagena y Barbacoas, consiste en cubicar los volúmenes del material depositado en los deltas, y sobre toda la superficie de los cuerpos de agua receptores, lo cual se ha hecho reiteradamente en estudios anteriores por diferentes entidades, aunque es necesario observar, que en esos intentos no se han incluido todas las posibles fuentes de sedimento; de manera tal que, aparentemente, siempre se ha supuesto que el Canal del Dique es la principal fuente de sedimentos, o por lo menos, la única cuyo aporte es lo suficientemente importante para merecer análisis. En efecto, la mayor parte de los estimativos realizados previamente se basan en el volumen de materiales acumulados en los deltas de Pasacaballos, Matunilla y Lequerica, los cuales se pueden atribuir fácilmente a esta fuente; sin embargo, para interpretar adecuadamente estos resultados, es necesario considerar todas las posibles fuentes de sedimento que aportan materiales capaces de producir depósitos en las bahías; éstos son:

• Arenas finas y medias aportadas por la deriva litoral.

• Precipitación de carbonatos y los carbonatos de origen orgánico.

• Lodos orgánicos procedentes de las aguas servidas.

• Escorrentía pluvial (agua y sedimentos).

• Lodos arcillosos producidos por diapirismo volcánico.

Todas estas fuentes de sedimentos son, de hecho, muy importantes y no pueden ignorarse en el balance sedimentológico de zonas costeras. La deriva litoral es una de las fuentes más claras y más estudiadas en ingeniería de costas, proveyendo usualmente la mayor parte de los materiales que conforman las playas marinas y lacustres; la precipitación de carbonatos es de particular interés en mares tropicales, dada la peculiar característica de estos compuestos de depositarse en aguas de alta temperatura, a diferencia de otras sales que tienden a disolverse al aumentar la temperatura; los carbonatos de origen orgánico provienen de las conchas de los organismos marinos, omnipresentes en las playas, pero más abundantes en los ecosistemas de mares tropicales; los lodos orgánicos provenientes de las aguas servidas son importantes en la bahía de Cartagena y se podrían cuantificar con buena aproximación a partir de la información del sistema de alcantarillado doméstico e industrial de la ciudad.

Los sedimentos provenientes de la escorrentía pluvial han de ser abundantes y sólo ellos pueden explicar algunas de las acumulaciones de material que son evidentes en las batimetrías de la bahía de Cartagena. El diapirismo volcánico es ciertamente un fenómeno raro en el mundo y no en todas partes podría considerarse como una fuente real de





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sedimentos en los sistemas costeros; sin embargo, en la región caribe colombiana, y con énfasis en la zona de Cartagena, este fenómeno reviste singular importancia por la existencia de algunos conos característicos de este fenómeno en la región. El volcán de lodos del Totumo y sus cráteres anexos, a poca distancia en la vía a Barranquillla, cerca de la franja costera, y el reciente cráter submarino de punta Cana son apenas algunos de los ejemplos a mostrar. Aparentemente un cierto número de conos similares a diapiros volcánicos se observan en las batimetrías de la propia bahía de Cartagena, sin que los investigadores de estos fenómenos hayan dictaminado acerca de su actividad volcánica; sin embargo, la abundancia de arcillas registrada recientemente en los fondos de la Bahía11, no puede explicarse fácilmente a partir del escaso contenido de arcillas en los sedimentos aportados por el Canal del Dique.

5.2. FUENTES DE INFORMACIÓN

La cubicación de los deltas sedimentarios del Canal del Dique, y más recientemente de la depositación aparente en la totalidad de la bahía de Cartagena, ha sido recurrente en Colombia desde 1972, cuando la Misión Colombo-Holandesa MITCH calculó por primera vez estos volúmenes en forma apenas incipiente, debido a la falta de información anterior. Las fuentes de información que se han considerado en el presente análisis son las siguientes:

• Misión Técnica Colombo Holandesa - Mitch, 1972

• Laboratorio de Ensayos Hidráulicos MOPT - Hidroestudios, 1984

• MOPT – CHEC - Estudios y Asesorías Ltda., 1987

• Universidad del Norte, 2000

• CIOH - Programa ECOS-NORD, 2004

La Misión Técnica Colombo Holandesa produjo en 1973 uno de los estudios más completos sobre el Río Magdalena y el Canal del Dique, en el cual se incluyó un análisis comparativo del progreso del delta de sedimentos en la desembocadura del Canal entre 1961 y 1972, concluyendo que la depositación en esa época (anterior al dragado de 1984), era equivalente a un volumen anual de 285.000 m3/año.

La Misión determinó los volúmenes de depositación mediante dos procedimientos diferentes: en el primero, utilizó como referencia fotos aéreas de 1960, contrastadas con una batimetría realizada por ese proyecto en 1971 (ver Tabla 5.1). Se debe tener en cuenta que las fotos aéreas no permiten deducir información de niveles del fondo de la Bahía, sino únicamente áreas cubiertas por sedimentos visibles en la foto. En el segundo análisis, la Misión realizó una comparación de la primera batimetría con una segunda realizada un año más tarde, cuyos resultados deben tomarse también con reserva, dado que apenas había transcurrido un año entre las dos mediciones, de tal manera que el depósito acumulado sería muy

11 SERGUEI, Lonin, et al. “Patrones de la pluma turbia del Canal del Dique en la Bahía de Cartagena”, Boletín científico No.22, Cartagena, CIOH, Armada Nacional, núm. 22, 2004, págs. 77- 89.





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reducido como para ser detectado con precisión. Estos estimativos aparecen en la Tabla 5.112, los cuales, se pueden considerar confusos para la bahía de Barbacoas, puesto que por los valores de cargas calculadas se podría deducir que los volúmenes depositados en el delta de Matunilla habrían de ser por lo menos del mismo orden de magnitud que los del delta de Pasacaballos en la bahía de Cartagena; en tanto que los volúmenes en el caño Correa y en el caño Lequerica deberían ser muy inferiores, entre la sexta y la décima parte de los anteriores; la tabla sin embargo indica, que los depósitos en Matunilla y Lequerica son del mismo orden de magnitud, y también que ambos son superiores al volumen del delta de Pasacaballos.

Tabla 5.1: Volumen de depósitos del Delta de Pasacaballos - MITCH,1973

Sitio Qs calculada(103 m3/año)

Fotografía 1961 -Batimetría 1971

(103 m3/año)

Batimetría 1971/1972

(103 m3/año)

Batimetrías 1971-1972 corregido (*)

(103 m3/año) Pasacaballos 333 225 430 285 Lequerica 325 596 640 425 Matunilla 297 610 750 500 Correa 58 Correa Matunilla 32

Matunilla 12 (*) Corrección de los volúmenes a un año de escorrentía promedio, dado que el periodo 1971-1972 fue de mayor caudal

El Laboratorio de Ensayos Hidráulicos del Ministerio del Transporte, en esa época bajo la dirección de la firma HIDROESTUDIOS Ltda, realizó un nuevo análisis con información hasta 1982, concluyendo que la tasa de sedimentación llegaba a 300,000 m3/año, cifra esencialmente igual a la anterior, considerando la precisión de las mediciones.

En 1989, el Ministerio de Obras Públicas y del Transporte contrató a la empresa China Harbours Inc., CHEC, para realizar el primer dragado de mantenimiento del sector Caño Lequerica-Pasacaballos, después del dragado capital terminado en 1985; contrato que fue supervisado por la firma Estudios y Asesorías Ingenieros Consultores Ltda, en calidad de Interventor. Este dragado (reportado en el informe del LEH), movilizó más de un millón doscientos mil metros cúbicos, equivalentes a 300,000 m3/año (promedio para los cuatro años transcurridos).

En el año 2000, la Universidad del Norte de Barranquilla, realizó para CORMAGDALENA el informe “Manejo de los sedimentos de la desembocadura del Canal del Dique en la bahía de Cartagena – Una primera aproximación sobre la viabilidad del uso de las lengüetas de Pasacaballos”13. En dicho informe, la Universidad a través del Laboratorio de Ensayos Hidráulicos de Las Flores, realizó una cubicación detallada del delta, en función de

12 MISIÓN TÉCNICA - MITCH, “Río Magdalena and Canal del Dique survey Project”, Bogotá. 1973, pp.329 table 4.4.5 13 Op. Cit. 4.





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batimetrías antiguas y modernas de la zona adyacente a la desembocadura del Canal del Dique. Cabe anotar que el Laboratorio (LEH-LF), realizó al mismo tiempo su propia caracterización del Canal del Dique y de sus sedimentos (según la información disponible hasta esa época), siendo ésta muy similar a la que hoy aporta el trabajo de la Universidad Nacional.

Figura 5-1: Sedimentación Pasacaballos (de fotografías de 1961 y batimetrías de 1971)

El Laboratorio de Las Flores compiló además, dos planos batimétricos de la bahía de Cartagena correspondientes a los años 1935 y 1988, que permiten hacer algunas comparaciones sobre la profundidad de los fondos marinos en el área interna de la bahía más allá del delta de Pasacaballos.





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Figura 5-2: Batimetrías de la Bahía de Cartagena compiladas por la Universidad del Norte

Al analizar estos planos es necesario hacer algunas observaciones pertinentes :

• Los contornos de la bahía en los dos planos no fueron medidos detalladamente en ninguna de las dos batimetrías dado que cuando se hace batimetría se opera desde embarcaciones que difícilmente pueden acercarse a la costa, debido a la baja profundidad de los fondos; la similaridad de los planos en esta zona se considera solo aparente.

• Alo largo del periodo considerado se han realizado las siguientes rectificaciones del Canal del Dique :

• Corte de Paricuica para conectar la ciénaga de Matunilla con el caño del Estero, por Frederick Snare Co., en 1.934.

• Conexión directa del Canal con la bahía de Cartagena, dejando sólo 93 curvas, con un radio mínimo de 500 m, y una sección con un ancho de la solera de 45 m y profundidad mínima de 2,40 m. Obras realizadas entre 1951 y 1952 por la Standard Dredging. El volumen dragado fue de 9´300.000 m3.

• Reducción del número de curvas del Canal a 50, con un radio mínimo de 1000 m, un ancho de fondo de 65 m, profundidad mínima 2,5 m y una longitud del Canal de 115 km. Obras realizadas entre 1981 y 1984 por Layne Dredging y Sanz & Cobe Ltda, con un volumen de dragado de 18´800.000 m3.





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UNINORTE calculó de nuevo las variaciones morfológicas del delta del Canal del Dique, cubriendo el periodo entre 1935 y 1999, cuyos resultados se anotan en la Tabla 5.2 :

Tabla 5.2: Tasas de aporte de sedimentos en la Bahía de Cartagena, 1935-1999

Volúmenes ocupados por el agua en el año

(*)

Desplazamientos del volumen del

agua ocupados por los sedimentos en

el periodo

Tasa de avance de la sedimentació

n Años

(Millones de m3)

Período

(Millones de m3) (m3 / año) 1.935 168,9 1.973 149,2 1.935 – 1.973 19,7 518.421 1.988 138,9 1.973 – 1.988 10,3 686.666 1.999 128,7 1.988 – 1.999 10.2 927.273 (*) Se refiere al volumen de agua en un rectángulo de 3.5Km x 3.0Km que encierra el delta considerándose como zona de análisis (ver Figura 5-3).

No obstante los valores indicados en la Tabla 5.2, el mismo informe de la Universidad del Norte concluye: “la evolución morfológica del fondo de la bahía de Cartagena, recogida por el comparativo realizado entre 1.935 y 1.988, le habría significado la pérdida de 67 millones de m3 de volumen de agua, por realces del lecho, pasar de una profundidad máxima del agua de 32 m a 28 m y el avance hacia el centro de ella, de la isóbata de 10 m.”. Sin embargo, de acuerdo con datos del CIOH14, la bahía tiene un área de 82.6 Km2, con una profundidad promedio de 16 m, es decir un volumen total del orden de 1321.6 Mm3, para los cuales 67 Mm3 son apenas el 5.07%. Considerando las tasas conocidas de sedimentación en el delta de Pasacaballos, hasta 27 Mm3 serían del delta; la depositación remanente en la bahía sería un colchón relativamente uniforme de unos 48 cm en todo el resto de la bahía. Debe tenerse en cuenta además que en el mismo lapso, el nivel del mar habría subido por lo menos 11 cm, y posiblemente hasta 36 cm; por lo cual no se considera válido hablar de una reducción de varios metros en la profundidad de la bahía.

Finalmente, el CIOH de la Armada nacional, en asociación con el “Centre Nacional de la Recherche Scientifique (CNRS)”15, analizó batimetrías de la bahía de varios periodos y estableció que desde 1977 hasta 2004, la depositación en toda la bahía equivale a 26.8 millones de metros cúbicos, lo cual arroja en promedio algo menos de un millón de metros cúbicos por año. Debe anotarse que este volumen, considerado como la diferencia entre dos batimetrías que cubren casi toda el área de la bahía, se atribuye en su totalidad al Canal del Dique, sin que realmente corresponda al volumen del delta únicamente.

También debe anotarse que los informes de los análisis realizados con base en levantamientos batimétricos, explican muy poco la forma como se han compatibilizado las batimetrías de diferentes épocas, realizadas seguramente con propósitos diferentes en cada

14 MISIÓN TÉCNICA COLOMBO-HOLANDESA, Rio Magdalena and Canal del Dique survey Project, Bogotá: MITCH. 1973, pp.329 table 4.4.5 15 Op cit. 5.





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ocasión, y sobre todo con muy diferente equipo de posicionamiento horizontal, lo cual hace difícil dar un concepto absoluto acerca del nivel de precisión alcanzado.

Figura 5-3: Evolución de las Lengüetas del delta de Pasacaballos de acuerdo con la Universidad del Norte

Si bien las ecosondas son equipos muy adecuados para medir profundidad, con errores del orden del 2% únicamente, su utilización en este tipo de análisis para determinar espesores de depositación es mucho menos precisa, dado que el espesor a medir resulta del orden de magnitud del error probable cometido en la determinación de las profundidades por las ecosondas. En otras palabras, si bien el error en la determinación de una profundidad de 16 m (como en la bahía de Cartagena), es apenas de 32 cm, este puede bien ser el espesor de los depósitos a medir, lo cual deja muchas dudas sobre la precisión del estimativo por resta de dos profundidades medidas en diferentes épocas, con equipos de posicionamiento de muy diferente grado de precisión. Debe tenerse en cuenta que el ejercicio de superponer dos batimetrías iguales, desplazadas una sobre otra un pequeño giro de un grado, puede producir un “volumen de depositación” apreciable, totalmente falso.

A pesar de estas observaciones, cabe anotar que los datos producidos por los diversos estudios considerados no presentan resultados del todo incompatibles con los cambios en el volumen de agua y sedimentos que produjo el dragado de 1984 en el Canal. En resumen estos estimativos son :





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• MISIÓN TÉCNICA COLOMBO. HOLANDESA MITCH – 1973 (Fotos y batimetrías 1961 – 1972): 285,000 m3/año.

• Hidroestudios - LEH,1984 (Fotos aéreas y batimetrías 1961–1982): 300,000 m3/año.

• Estudios y Asesorías, dragado MOPT - CHEC - (1985 – 1989): 1.2 Mm3 Mediciones de volúmenes dragados - 300,000 m3/año

• LEH – LF (Barranquilla), 2000 (según Tabla 5.2): 518,421 a 927,273 m3/año

• CIOH, 2004 (Batimetrías y muestreos 1977 – 2004): 1´000,000 m3/año.

• UNIVERSIDAD NACIONAL (Presente análisis estimado a partir de mediciones hidrosedimentológicas en el Canal): 1´337.176 m3/año.





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6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los resultados del presente estudio demuestran la dependencia de las condiciones hidrológicas, hidráulicas y sedimentológicas del Canal del Dique y su sistema cenagoso, de las condiciones de nivel, caudal líquido y caudal sólido del Río Magdalena en Calamar, y de los niveles del mar en las Bahías de Cartagena y Barbacoas. Las campañas de medición hidrométrica y de calidad del agua en el Canal indican que la posición general y la variabilidad de la frontera salina, tanto en las aguas superficiales como en las subterráneas, son función, igualmente, de la interacción de caudales y niveles del río y el Canal.

El presente estudio muestra las mejores relaciones hidrosedimentológicas que se pueden encontrar con la información existente; igualmente ha permitido estimar las cargas sedimentológicas aportadas a los diferentes cuerpos de agua, y definir en términos generales la magnitud del problema sedimentológico generado en y por el Canal.

Debe tenerse en cuenta que la zona del Canal del Dique es y ha sido un componente importante del drenaje del sistema fluvial del Río Magdalena desde tiempos inmemoriales, como lo revela la información geológica existente y recopilada en el presente estudio. La revisión de los mapas históricos del área, que se presenta en el informe geológico del presente trabajo (informe CM - CD - 5), muestra cómo ha sido de importante el fenómeno de depositación de sedimentos en la porción deltaica más reciente del Canal, aguas abajo del estrecho de Correa y hacia la bahía de Barbacoas, aún antes de los dragados mayores del Canal. No es válido, por lo tanto, asumir que la apertura de un canal en 1650 pudiese haber conformado un cauce nuevo y geológicamente independiente del Río Magdalena. Lo único verdaderamente nuevo es la conexión con la bahía de Cartagena, que data del dragado de 1950-52.

Dada la importancia del Canal para la navegación, y para suplir las necesidades de agua del sistema cenagoso y de la población asentada en él, los resultados de los análisis sugieren que la magnitud del problema sedimentológico no es crítica a corto o mediano plazo, ni tampoco requiere la atención urgente e inmediata que se reclama; esto no quiere decir, sin embargo, que no exista un problema a resolver; de hecho, el estudio juicioso de las condiciones hidrológicas, hidráulicas y sedimentológicas demuestra que existen numerosos problemas regionales asociados con la problemática general del ordenamiento de los recursos hídricos de la cuenca del Canal del Dique, los cuales no se pueden ignorar o posponer.

La revisión de los diversos análisis y conceptos sobre la depositación de sedimentos en la bahía de Cartagena, indica que la mayoría de los efectos sedimentológicos del Canal se perciben únicamente en las vecindades de su desembocadura en el sector de Pasacaballos, hasta una distancia de 1.5 a 2 kilómetros de la orilla. Los volúmenes que se depositan actualmente en este sector, incluyendo aquellos del sector Caño Lequerica-Pasacaballos que son dragados, suman un poco más de un millón de metros cúbicos, volumen que puede ser dragado a un costo razonable para evitar sus efectos negativos sobre la bahía.





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El avance del delta hacia el interior de la bahía es actualmente del orden de 50 m/año, más que todo, en razón a la disposición de los materiales dragados del lecho del Canal, que lo convierten en un delta de origen antrópico, por lo cual se deduce que un mejor manejo de la disposición de estos materiales permitiría reducir considerablemente su expansión longitudinal minimizando el riesgo de que éste alcance a corto plazo el canal navegable del puerto; un manejo más adecuado puede, en efecto, ser suficiente para eliminar el crecimiento actual de las “lengüetas”.

Según los estudios realizados por la Universidad del Norte16, más del 50% de los materiales depositados en el delta de Pasacaballos son esencialmente arenas finas a medias y limos. Coincide bien con el estimativo del 58% realizado en el presente estudio. Los limos finos, arcillas y coloides que alcanzan a pasar conformando la llamada “pluma turbia” del Canal, cuya cuantía se ha estimado en apenas unos 460,000 m3/año, se distribuyen por toda la bahía, conformando espesores anuales de depositación relativamente bajos, prácticamente indetectables con precisión por vía de la comparación de batimetrías realizadas con ecosonda. En consecuencia, no forman acumulaciones peligrosas para la navegación a corto y mediano plazo.

La introducción de obras de control como las compuertas y esclusas que se han propuesto permitirían reducir los volúmenes de materiales que ingresan a la bahía a costa de reducir la entrada de agua al sistema, y por ende los desbordamientos hacia el sistema cenagoso. Tales desbordamientos son necesarios para el adecuado funcionamiento de los ecosistemas y para el control de la intrusión de la cuña salina. Esta merma en los caudales en un cauce ampliado, profundizado e hidráulicamente estabilizado a lo largo de los últimos 23 años, puede producir la desestabilización morfológica del Canal hacia la depositación, lo que desmejoraría las condiciones de navegabilidad del mismo.

Por otra parte, hasta donde se ha llegado a calcular, la máxima reducción del volumen de sedimentos a depositar que se puede obtener con estas estructuras (compuertas y esclusas), es del orden del 50% de los volúmenes que actualmente se están depositando en el delta de Pasacaballos, implicando una disminución de los volúmenes de agua de desborde hacia el sistema cenagoso del orden de las dos terceras partes del volumen actual. La reducción en los caudales evita, entonces, los desbordes normales y detiene artificialmente el proceso de sedimentación del valle aluvial y la consolidación del delta del Canal del Dique, con consecuencias que no son por el momento previsibles.

Los estudios realizados por el Laboratorio de Ensayos Hidráulicos de la Universidad Nacional en el modelo físico, indican que mediante una estructura de exclusión de sedimentos en el Río Magdalena a la entrada del Canal, es posible obtener la reducción total de las arenas y limos gruesos, que son los materiales más susceptibles de depositarse en el delta del Canal del Dique. Dicha estructura reduciría en un 68% los volúmenes de depósito en la bahía Cartagena, pero sin reducir la captación de caudal líquido por parte del Canal.

16 Op. Cit. 4.





65

Los estimativos de volúmenes de sedimentos que llegan y se depositan en la bahía de Cartagena disponibles a la fecha, no tienen en cuenta el aporte de materiales provenientes de otras fuentes que allí existen, como lo son:

• Arenas finas y medias aportadas por la deriva litoral

• Precipitación de carbonatos y los carbonatos de origen orgánico

• Lodos orgánicos procedentes de las aguas servidas

• Escorrentía pluvial (agua y sedimentos)

• Lodos arcillosos producidos por diapirismo volcánico

La investigación detallada de los fenómenos hidrosedimentológicos que ocurren en las bahías de Cartagena y Barbacoas, e incluso en el mar abierto hasta los archipiélagos del Rosario y San Bernardo, así como la posible afectación de los bancos de coral vecinos a esas islas y del canal navegable de la bahía de Cartagena, y otras problemáticas derivadas de la descarga del Canal del Dique en la bahía de Cartagena, han quedado fuera del alcance del presente proyecto, pero deben ser abordadas a la mayor brevedad posible para precisar la verdadera magnitud del impacto del Canal del Dique y de las expectativas de evolución a corto plazo de tales cuerpos de agua.





ANEXO A: CURVAS DE CALIBRACIÓN DE SEDIMENTOS MEDIDOS EN SUSPENSIÓN

Ilustración 6-1: Río Magdalena. Estación Calamar. Curva de calibración de carga total de sedimentos en suspensión


R2 = 0.7691

1000

10000

100000

1000000

10000000

1000 10000 100000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-2: Río Magdalena. Estación Calamar. Curva de calibración de carga total de sedimentos en suspensión

Carga de arenas = 5E-05Caudal líquido2.3832

R2 = 0.8102

1000

10000

100000

1000000

10000000

1000 10000 100000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-3: Canal del Dique. Estación Incora. Curva de calibración de carga total de sedimentos en suspensión


R2 = 0.8104

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-4: Canal del Dique. Estación Incora. Curva de calibración de carga de finos en suspensión

Carga de finos = 15.04Caudal líquido1.1257

R2 = 0.7633

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-5: Canal del Dique. Estación Gambote. Curva de calibración de carga total de sedimentos en suspensión

Carga de sedimentos = 13.39Caudal líquido1.1968

R2 = 0.5963

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-6: Canal del Dique. Estación Gambote. Curva de calibración de carga de arenas en suspensión

Carga de arenas= 0.0122Caudal líquido2.0577

R2 = 0.7309

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-7: Canal del Dique. Estación Santa Helena 1. Curva de calibración de carga total de sedimentos en suspensión


R2 = 0.723

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-8: Canal del Dique. Estación Santa Helena 1. Curva de calibración de arenas en suspensión

Carga de arenas = 0.0028 Caudal líquido2.2747

R2 = 0.8058

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-9: Canal del Dique. Estación Santa Helena 2. Curva de calibración de carga total de sedimentos en suspensión

Carga de sedimentos= 4.7346Caudal1.3399

R2 = 0.6506

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-10: Canal del Dique. Estación Santa Helena 2. Curva de calibración de arenas en suspensión

Carga de arenas = 0.0284Caudal1.9415

R2 = 0.582

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)


Ilustración 6-11: Caño Correa. Curva de calibración de carga total de sedimentos en suspensión


R2 = 0.5459

10

100

1000

10000

100000

1 10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)

U Norte MAVDT - EyA LEH U Norte - Correa Pueblo

Ilustración 6-12: Caño Correa. Curva de calibración de carga total de arenas en suspensión


R2 = 0.5192

1

10

100

1000

10000

100000

1 10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)

U Norte MAVDT - EyA LEH U Norte - Correa Pueblo

Ilustración 6-13: Caño Matunilla. Curva de calibración de carga total de sedimentos en suspensión

Carga de sedimentos= 0.1858Caudal1.98

R2 = 0.7143

1

10

100

1000

10000

100000

1 10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)

U Norte MAVDT - EyA LEH

Ilustración 6-14: Caño Matunilla. Curva de calibración de carga de arenas en suspensión

Carga de arenas = 0.6353Caudal1.5389

R2 = 0.5766

1

10

100

1000

10000

1 10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)

U Norte MAVDT - EyA LEH

Ilustración 6-15: Caño Lequerica. Curva de calibración de carga total de sedimentos en suspensión

Carga de sedimentos = 0.3639Caudal íquido2.187

R2 = 0.8098

1

10

100

1000

10000

100000

1 10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)

U Norte MMAVT - EyA LEH

Ilustración 6-16: Caño Lequerica. Curva de calibración de arenas en suspensión


R2 = 0.3887

1

10

100

1000

10000

1 10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)

U Norte MMAVT - EyA LEH

E ESTUDIOS E INVESTIGACIONES DE LAS OBRAS DE RESTAURACIÓN AMBIENTAL Y DE NAVEGACIÓN DEL CANAL DEL DIQUE




ANEXO B: CURVAS DE CALIBRACIÓN DE SEDIMENTOS DE MATERIAL DEL LECHO Y CURVAS DE DURACIÓN


ESTUDIO DE SEDIMENTOS DEL CANAL DEL DIQUE Y SU EFECTO EN LA BAHÍA DE CARTAGENA INFORME CM – CD – 02




Ilustración B- 1: Río Magdalena Calamar. Curvas de Calibración de Carga de material del lecho

1000

10000

100000

1000 10000 100000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

Qsb Qbb Qb

Ilustración B- 2: Río Magdalena Calamar. Curvas de Duración de Carga de material

del lecho

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Carg

a de

sed

imen

tos

(ton/

día)

QsbQbbQb






Ilustración B- 3: Canal del Dique Tramo 1. Curvas de Calibración de Carga de material del lecho granulometría gruesa

10

100

1000

10000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Carg

a de

sed

imen

tos

(Ton

/día

)

Qsb Qbb Qb total

Ilustración B- 4: Canal del Dique Tramo 1. Curvas de Duración de Carga de material del lecho granulometría gruesa

10

100

1000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

QsbQbbQb






Ilustración B- 5: Canal del Dique Tramo 1. Curvas de Calibración de Carga de material del lecho granulometría media

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Carg

a de

sed

imen

tos

(Ton

/día

)

Qsb Qbb Qb total

Ilustración B- 6: Canal del Dique Tramo 1. Curvas de Duración de Carga de material

del lecho granulometría media

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Carg

a de

sed

imen

tos

(ton/

día)

QsbQbbQb






Ilustración B- 7: Canal del Dique Tramo 1. Curvas de Calibración de Carga de material del lecho granulometría fina

1

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000 10000

Caudal (m3/s)

Carg

a de

sed

imen

tos

(Ton

/día

)

(Ton/dia) (Ton/dia) (Ton/dia)

Ilustración B- 8: Canal del Dique Tramo 1. Curvas de Duración de Carga de material

del lecho granulometría fina

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Carg

a de

sed

imen

tos

(ton/

día)

QsbQbbQb







10

100

1000

10000

10 100 1000

Caudal (m3/s)

Carg

a de

sed

imen

tos

(Ton

/día

)

Qsb Qbb Qb


10

100

1000

10000

0 20 40 60 80 100


Carg

a de

sed

imen

tos

(ton/

día)

QsbQbbQb







0.1

1

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (T

on/d

ía)

Qsb Qbb Qb

Ilustración B- 12: Canal del Dique Tramo 2. Curvas de Duración de Carga de material del lecho granulometría media

1

10

100

1000

10000

100000

0 20 40 60 80 100


Carg

a de

sed

imen

tos

(ton/

día)

QsbQbbQb






Ilustración B- 13: Canal del Dique Tramo 2. Curvas de Calibración de Carga de material del lecho granulometría fina

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000

Caudal (m3/s)

Carg

a de

sed

imen

tos

(Ton

/día

)

Qsb Qbb Qb

Ilustración B- 14: Canal del Dique Tramo 2. Curvas de Duración de Carga de

material del lecho granulometría fina

10

100

1000

10000

100000

0 20 40 60 80 100


Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

QsbQbbQb







1

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/di

a)

Qsb Qbb Qb


1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

QsbQbbQb







1

10

100

1000

10000

100000

100 1000

Caudal (m3/s)

Carg

a de

sed

imen

tos

(ton/

dia)

Qsb Qbb Qb


material del lecho granulometría media

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Carg

a de

sed

imen

tos

(ton/

día)

QsbQbbQb






Ilustración B- 19: Canal del Dique Tramo 3. Curvas de Duración de Carga de material del lecho granulometría fina

1

10

100

1000

10000

10 100 1000

Caudal (m3/s)

Carg

a de

sed

imen

tos

(ton/

dia)

Qsb Qbb Qb



1

10

100

1000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

QsbQbbQb







1

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

QsbQbbQb

|


material del lecho granulometría gruesa

1

10

100

1000

10000

10 100% de tiempo igualado o excedido

Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

QsbQbbQb







1

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

Suspensión Fondo Total

Ilustración B- 24: Canal del Dique Tramo 4. Curvas de Duración de Carga de material del lecho granulometría media

1

10

100

1000

10000

10 100


Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

QsbQbbQb






Ilustración B- 25: Canal del Dique Tramo 4. Curvas de Calibración de Carga de


1

10

100

1000

10000

100000

10 100 1000

Caudal (m3/s)

Car

ga d

e se

dim

ento

s (to

n/dí

a)

Qsb Qbb Qb

Ilustración B- 26: Canal del Dique Tramo 4. Curvas de Duración de Carga de material del lecho granulometría fina

1

10

100

1000

10000

10 100% de tiempo igualado o excedido

Carg

a de

sed

imen

tos

(ton/

día)

QsbQbbQbt

Documents

CM-CD-02 INFORME DE SEDIMENTOS - Cormagdalenaweb01eja.cormagdalena.com.co/aplicaciones...estudio de sedimentos en el canal del dique y su efecto en la bahÍa de cartagena informe cm