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UNA PERSPECTIVA DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL ÁREA METROPOLITANA DEL VALLE DE MÉXICO
GRUPO 20-30
COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE MÉXICO
Laguna
Nabor Carrillo
MANEJO Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE
TESIS DE DOCTORADO
TESIS DE DOCTORADO
Modelo Matemático de Funcionamiento Hidráulico
Análisis de las Políticas de Operación del SDVM, mediante la aplicación de un Modelo Matemático de Funcionamiento Hidráulico
2
CONTENIDO
2
1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS 3.- EL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO (SDVM) 4.- GENERACIÓN DE HIDROGRAMAS 5.- CALIBRACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO 6.- SIMULACIONES PARA DEFINIR POLÍTICAS DE OPERACIÓN DEL SDVM 7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
MODELO DE SIMULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL
SISTEMA DE DRENAJE DEL ÁREA METROPOLITANA
DEL VALLE DE MÉXICO
APLICACIÓN A LAS POLÍTICAS DE OPERACIÓN
3
1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
3
SISTEMAS DE DRENAJE EN ZONAS METROPOLITANAS SISTEMAS DE DRENAJE EN ZONAS METROPOLITANAS Geometría de conductos Interconexiones POLÍTICAS DE OPERACIÓN Estructuras de compuertas Plantas de bombeo MODELOS MATEMÁTICOS: HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS Ecuaciones Métodos numéricos
MODELO DE SIMULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DEL
SISTEMA DE DRENAJE DEL ÁREA METROPOLITANA
DEL VALLE DE MÉXICO
APLICACIÓN A LAS POLÍTICAS DE OPERACIÓN
4
2.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS
4
Forma de los Hidrogramas de escurrimiento Forma de los Hidrogramas de escurrimiento (Instituto de Ingeniería, UNAM)
TEORÍA
5
2.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS
5
Ecuaciones de la Hidráulica (MOUSE) Ecuaciones de la Hidráulica (MOUSE) Ecuaciones para representar las políticas de operación
TEORÍA
0
,min
..
maxmin
formaotrade
HHparay
HHHparaQHQ
Qabajoagarribaag
AnatA
reg
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE
6
3.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO (SDVM)
Población y hundimientos del terreno
6
20 millones de habitantes en un área de 9,600 km2. 20 millones de habitantes en un área de 9,600 km2. Tres entidades con diversidad política: Distrito Federal, Estado de México y Estado de Hidalgo. Los hundimientos al oriente de la Ciudad de México: Río de los Remedios 30 cm/año; Gran Canal del Desagüe en el DF 20 cm/año; Gran Canal del Desagüe en Ecatepec, EM 10 cm/año; Dren General del Valle en Ecatepec, EM 20 cm/año; Lagos de regulación Horaria y Churubusco, EM (inmediaciones del AICM), hasta de 40 cm/año
POBLACIÓN Y HUNDIMIENTOS
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE
7
3.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO (SDVM)
Datos fisiográficos de la cuenca del Valle de México 7
250 SUBCUENCAS
LRCC
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE
8
3.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO (SDVM)
Infraestructura del SDVM 8
CONDUCTOS Y ZONAS
La infraestructura del SDVM se puede
dividir en cuatro zonas, que obedece a
la propuesta de operación regional:
Poniente
Sur
Oriente: Gran Canal y Regulación
Centro: Sistema de Drenaje Profundo.
UNAM
EL SALTO
EL CARACOL
SALIDA A PUEBLA
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE
9
3.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO (SDVM)
Infraestructura del SDVM 9
CONDUCTOS CERRADOS
La infraestructura del SDVM se
puede caracterizar en tres tipos:
conductos cerrados.
conductos abiertos.
cuerpos de agua para regulación.
CAJONES DEL GRAN CANAL
SISTEMA DE DRENAJE PROFUNDO
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE
10
3.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO (SDVM)
Infraestructura del SDVM 10
CONDUCTOS ABIERTOS
La infraestructura del SDVM se
puede caracterizar en tres tipos:
conductos cerrados.
conductos abiertos.
cuerpos de agua para regulación.
DREN GENERAL DEL VALLE
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE
11
3.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO (SDVM)
Infraestructura del SDVM 11
REGULACIÓN
La infraestructura del SDVM se
puede caracterizar en tres tipos:
conductos cerrados.
conductos abiertos.
cuerpos de agua para regulación.
EL FUSIBLE
LAGO CHURUBUSCO
ÁREAS ADICIONALES
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE
12
3.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO (SDVM)
Interconexiones PTE 12
SISTEMA PTE
Interconexión del conducto del
Sistema PTE
Con el conducto Del Sistema
CO1 Vaso de Cristo Río de los Remedios OTE
CO2 Interceptor del Poniente Interceptor Centro-Poniente SDP
PB1 Interceptor del Poniente Río Hondo PTE
13
RÍO CHURUBUSCO HACIA
LAGOS DE REGULACIÓN TEXCOCO 13
SISTEMA SUR
Interconexión del conducto del
Sistema SUR
Con el conducto Del Sistema
CO3 Río Churubusco LAGOS DE REGULACIÓN TEXCOCO OTE
CO4 Río Churubusco Interceptor Oriente-Sur SDP
CO5 Interceptor Iztapalapa Interceptor Oriente-Sur SDP
CO6 Río Churubusco Interceptor Oriente SDP
CO7 Canal Nacional-Canal de Ch. Interceptor Oriente SDP
CO8 Colector Apatlaco Interceptor Oriente SDP
CO9 Río Piedad Interceptor Central SDP
CO10 Colector Churubusco Interceptor Oriente-Sur SDP
PB2 Río Churubusco Interceptor Oriente-Sur, Zaragoza SDP
PB3 Río Churubusco Interceptor Iztapalapa SUR
PB4 Río Churubusco Colector Miramontes SUR
PB5 Colector Apatlaco Río Churubusco SUR
PB6 Colector Churubusco Gran Canal DF OTE
RÍO CHURUBUSCO
BDRCH
BIRCH
HACIA LAGOS DE REGULACIÓN TEXCOCO: LAGO CHURUBUSCO Y LAGUNA DE REGULACIÓN HORARIA
AICM
COMPUERTAS
14
GRAN CANAL HACIA
INTERCEPTOR ORIENTE 14
SISTEMA OTE
Interconexión del conducto del
Sistema OTE
Con el conducto Del Sistema
CO11 Gran Canal (Obra de Toma) Interceptor Oriente SDP
CO12 Río de los Remedios Interceptor Central SDP
CO13 BIRCH (LRH) Dren General del Valle OTE
CO14 BDRCH Dren General del Valle OTE
PB7 GCEMECA 18+500 GCEMNTE OTE
PB8 GCEMECA 11+600 GCEMECA OTE
PB9 DGV GCEMNTE OTE
GRAN CANAL
OBRA DE TOMA DEL GRAN CANAL
INTERCEPTOR ORIENTE DEL SDP
15
PERFIL DE LA OBRA DE TOMA
DEL GRAN CANAL 15
PERFIL
GRAN CANAL HACIA INTERCEPTOR ORIENTE
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE
16
3.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO (SDVM)
16
ESQUEMA DE INTERCONEXIONES
4
3
2
RIO CHURUBUSCO
1
GR
AN
CA
NA
L
INTE
RC
EPTO
R D
EL P
ON
IEN
TE
RIO DE LOS REMEDIOS
SISTEMA DE DRENAJE PROFUNDO
VC
LAGOS DE REGULACIÓN
1.- SUR
Lagos de Regulación [CO3]
2.- OTGC
Obra de Toma del Gran Canal hacia el IO [CO11].
3.- IP-ICP
Derivación del IP hacia el ICP [CO2].
4.- VC-RR
Vaso de Cristo hacia río de los Remedios [CO1]
17
4.- GENERACIÓN DE HIDROGRAMAS
17
RECONSTRUIR LA INFORMACIÓN
DISTRIBUCIÓN ESPACIAL Y TEMPORAL
0
4
8
12
16
06:00 12:00 18:00 00:00 06:00
Alt
ura
de
llu
via
acu
mu
lad
a, m
m
Tiempo, hr:min
INTERPOLADA
REGISTRO
CALIBRACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO
18
5.-CALIBRACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO Instituto de Ingeniería
(Domínguez, 1997) 18
PERFIL INTERCEPTOR
ORIENTE
Plan Maestro de
Drenaje y Agua
Potable de la ZMCM,
DGCOH, 1994.
Se emplearon los
modelos matemáticos
descritos en el
capítulo 2.
Para su aplicación
Domínguez 1997
contó con
información de
niveles máximos
para algunas
tormentas. A partir de
entonces estableció
una cultura de
medición
formalizada y cada
vez se cuenta con
más mediciones para
las calibraciones y la
propia operación.
SIMULACIONES PARA DEFINIR POLÍTICAS
19
6.- SIMULACIONES PARA DEFINIR POLÍTICAS DE OPERACIÓN DEL SDVM
Políticas de Operación: Filosofía Regional 19
SIMULACIONES 1 2 3
Se propone una Política de operación que le fases
Se propone una Política de operación que le denominamos ESCALONADA ya que se tiene dos fases o escalones:
SIMULACIONES PARA DEFINIR POLÍTICAS
20
6.- SIMULACIONES PARA DEFINIR POLÍTICAS DE OPERACIÓN DEL SDVM
Políticas de Operación: Escalonada 20
SIMULACIONES 30 junio 2011
Política de Operación ESCALONADA:
” del se cierran se bombea conducirse hacia ” del se cierran
Política de Operación ESCALONADA:
1er escalón: cuando el agua en la Lumbrera “0” del Emisor Central alcanza la elevación 2,206 msnm; se cierran compuertas del Sistema Sur hacia el SDP y se bombea hacia el río Churubusco (SDS), para conducirse hacia los lagos de regulación en Texcoco. 2do escalón: cuando el agua en la Lumbrera “0” del Emisor Central alcanza la elevación 2,210 msnm; se cierran compuertas del Gran Canal hacia el SDP.
APLICACIÓN A LA TORMENTA DEL 30 DE JUNIO DE 2011
INFORMACIÓN OBTENIDA DEL PORTAL DE LA AMH
ING. RAMÓN AGUIRRE DÍAZ
23
LUMBRERA “0” EMISOR CENTRAL
VARIACIÓN DE NIVELES
23
30 DE JUNIO 2011
diám.6.5m
2220
diám.6.5m
24
LUMBRERA “0” EMISOR CENTRAL
VARIACIÓN DE NIVELES
24
30 DE JUNIO 2011
2203
25
LUMBRERA “0” EMISOR CENTRAL
VARIACIÓN DE NIVELES
25
30 DE JUNIO 2011
<2206
=2206
=2210
2213
26
GRAN CANAL-INTERCEPTOR ORIENTE
OBRA DE TOMA
VARIACIÓN DE NIVELES 26
30 DE JUNIO 2011
27
SE IGUALAN Y LUEGO SE DESBORDAN AMBOS. POR LO QUE REGULAMOS EN LAS
CALLES Y NO EN LAS LAGUNAS DE REGULACIÓN
27
30 DE JUNIO 2011
DESBORDAMIENTO ESQUEMÁTICO
28
CAPACIDAD DE REGULACIÓN
28
1 metro representa más de 2 millones de metros cúbicos de regulación
29
SALIDA DEL EMISOR CENTRAL
HIDROGRAMA (VARIACIÓN DEL GASTO)
29
30 DE JUNIO 2011
30
NUEVAS ESTRUCTURAS
30
COMPUERTASCOMPUERTAS
LAGUNA DE
REGULACIÓN HORARIA
DREN GENERAL DEL VALLE
PLANTA DE BOMBEO CASA COLORADA PROFUNDA
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
31
Políticas de Operación Políticas de Operación Se propone una política de operación que de manera sencilla permite, por un lado drenar por el Emisor Central la mayor cantidad de escurrimientos y por el otro, aprovechar la capacidad de regulación (de los lagos de Texcoco y Vaso de Cristo), al máximo, protegiendo al Gran Canal. La política de operación escalonada consiste en: Cerrar el sur y el IP al llegar el agua a la 2206 en la Lumbrera “0”EC Cerrar el GC y VC al llegar el agua a la 2210 en la Lumbrera “0”EC Modelos Matemáticos Se tienen modelos matemáticos, hidrológico e hidráulico, calibrados.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
32
ESTUDIAR EL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO ESTUDIAR EL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO EN FORMA PERMANENTE, CONTEMPLANDO: • LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE • LAS OBRAS EN PROCESO DE CONSTRUCCIÓN • LAS OBRAS REQUERIDAS A FUTURO • PLANEACIÓN DE NUEVAS OBRAS CONTINUAR CON LOS ESFUERZOS DE • MEJORAR REGISTROS DE LLUVIA:
PLUVIÓGRAFOS Y RADARES EN TIEMPO REAL • MEJORAR REGISTROS DE NIVELES Y GASTOS • IMPLEMENTAR REGISTROS DE POLÍTICAS DE OPERACIÓN
CONTINUAR DESARROLLANDO LA TECNOLOGÍA PARA SIMULAR EN TIEMPO REAL Y PERMANENTE EL FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL VALLE DE MÉXICO.
EN LAS OFICINAS CENTRALES DE UN ORGANISMO DE AGUAS CON VISIÓN REGIONAL PARA OPERAR LAS ESTRUCTURAS DE COMPUERTAS Y PLANTAS DE BOMBEO PRINCIPALES.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN 31 OCTUBRE 2011