Fundamentos Hidráulica Fluvial

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CURSO TALLER FORMULA FORMULACIÓN CIÓN Y DESARROLLO DE PROYECTOS DE INGENIERÍA CIVIL

M.Sc. Ing. Roberto Campaña Toro

 

CONTENIDO 1. Diná Dinámi mica ca Natural del Entorno Fluvial  a. Procesos Hidrológicos (Lluvia, Escorrentía, Producción de Sedimentos) b. Procesos Hidráulicos (Flujos en quebradas/Flujos en Ríos) c. Procesos Fluviomorfó Fluviomorfólogicos logicos (Procesos de Corto Plazo, Mediano y Largo  Plazo) d. Procesos Ecológicos 2. Actua Actuacio ciones nes Ingenieriles en el Entorno Fluvial a. Manejo de Inundaciones  b. Protecciones Ribereñas

 

1.  DINAMICA  NATURAL EN EL ENTORNO FLUVIAL

 

1.1  PROCESOS HIDROLOGICOS

 

CICLO HIDROLOGICO

El ciclo hidrológico influye notablemente en la dinámica  fluvial.

 

CUENCA HIDROGRAFICA

La cuenca hidrográfica es la unidad de análisis fundamental.

 

LA CUENCA COMO SISTEMA HIDROLOGICO 



  Una cuenca puede ser entendida como sistema hidrológico cuya entrada es la precipitación y cuya salida es el caudal.   La magnitud del caudal depende de la magnitud de la precipitación y de las carrac ca actter erís ísti tica cass fí físsicas icas de la cuenca cue nca apo aporta rtant nte. e.

 

Variables Estáticas    

 Geología  Cobertura  Vegetal  Vegetal  Relieve  Aspectos  Socio‐económicos

 

Variables Dinámicas 

 Precipitación



 Caudal

 

Relación entre Precipitación y Caudal a nivel  horario.

Relación entre Precipitación y Caudal

 

Relación entre Precipitación y Caudal a nivel anual

 



  El Caudal Líquido de una cuenca lleva asociado un  Caudal Sólido compuesto por los sedimentos  transportados por el río.

 

Los Sedimentos Provienen Provienen  





 

de Erosión de Cuencas   Las Particulas finas provienen de la erosión laminar.  Partículas Gruesas provienen de deslizamietos  y  de desp splo lome mess de material de  orilla

 

EROSION DE RIBERAS METEORIZACION

 

LA PRODUCCION DE SEDIMENTOS DE LAS  CUENCAS SE INCREMENTA CUANDO SE PIERDE  COBERTURA VEGETAL

 

Caudal Sólido              El aporte  sólido puede representarse también mediante el  “sedimentograma” 

Relaci Rel ación ón entre entre hietog hietogram ramaa “P”, “P”, hidro hidrogra grama ma “Q” y ssedi edimen mentog togram ramaa “Q “Qs” s”

 

PROCESOS FISICOS INVOLUCRADOS EN LA  GENERACION DE CRECIDAS

 

PRECIPITACION 





  La lluvia total total caída durante durante un evento evento se denomina precipitación total o bruta. Se mide mediante un pluviómetro. Su magnitud varia temporalmente y  espacialmente.   Su vari variab abili ilida dad d te tempo mpora rall se re repr pres esen enta ta medi ediante el hi hiet etoograma que se mide mediante un pluviografo mediante pluviografo..   Su variabilidad espacial puede ser caracterizada mediante una red de estaciones estaci ones pluvio pluviométrica métricas. s. 



  Si la cuenca es pequeña la pr prec ecip ipit itac ació ión n pued puedee prod produc ucir irse se en to toda da la cuenca. cuenca.   Si es media mediana na a grande genera generalment lmentee se produce en algún sector de la cuenca.

 

PERDIDAS 

  La precipitación precipitación total total sufre perdidas debido a abstracciones y a la infi infilltració ión n. La precipitación total menos las pérdidas se denominaa precipitació denomin precipitación n neta.





  Las abstracciones abstracciones se deben a la intercepción en la vegetación y a almacenamientos en depresiones depres iones superficiales. superficiales.   La infiltración infiltración es la cantidad cantidad total total de lluvia lluvia que se infiltra en el suelo durant durantee un evento evento de tormen tormenta. ta. Su magnitu magnitud d depend dependee de las caract car acterís erístic ticas as físicas físicas del suelo suelo.. 



  El ag agua ua in infilt filtra rada da se al alma mace cena na co como mo almac alm acena enamien miento to hipodér hipodérmic micoo y agua agua subterránea.   La infiltración puede pruebas prueba s de infiltra infiltración ciónmedirse mediante

 

ESCORRENTI ESC ORRENTIA A SUPERFICIAL SUPERFICIAL 





  Es el flujo producido por la precipitación neta.   Dada la vari riaabil ilid idad ad en el tiemp iempoo de la pr prec ecip ipit itac ació ión, n, la es esccor orre rent ntía ía su supe perfi rfici cial al tamb también ién varia varia en el ti tiemp empoo.   La var aria iabi bili lida dad d en el tiem tiempo po se desc descri ribe be medi me dian antte el hidr hidrog ogrrama ama de es esccor orrrentí entíaa directa.



  limnigrafo. El hidrograma se mide mediante un

 

ESCORRENTIA  SUBTERRANEA  





  Es el flujo producido por el desagüe del flujo previamente infiltrado en los suelos de la cu cuen enca ca..   Su magnitud es variable en el tiempo mpo debido a que depende del estado de sa satu tura ració ción n de lo loss su suel elos os de la cu cuen enca ca..   Está compuesto por el flujo f lujo subsuperficial ó interflu flujo y el flu flujo subterráneo propiament propi amentee dicho. dicho.

 

ESCORRENTIA  TOTAL 

  Resulta de la suma de la contribución contribución de lesco a errentía scorríaensubterrá tía erránea. supnea. erfic ficial y de la escorrent subt





  Su variabilid variabilidad ad repr represent esentaa mediante el hidrogr hidr ograma ama de escorr escorrent entía ía to total tal..   El hi hidr droogr gram amaa es la repr epres esen enta taci ción ón gráfica del paso en una sección de la onda de avenida producida por la tormenta.

 

TRANSITO TRANSIT O DE LA AVENIDA  VENIDA  





  Es la pr pres esen enta taci ción ón de dell viaj viajee de la onda nda de av aveni enida da a lo larg largoo del curso curso principa principal.l.   A medida que la onda de aveni avenida da avanz avanzaa a lo largo del curso va sufriendo una deformación longit lon gitudi udinal nal origin originada ada por las caract caracterís erístic ticas as fís físicas de la sección y de la pendiente longitudinal.   Esta deformación se ve representada por la  variación en la forma de los hidrogramas hidrogramas a lo largo lar go del curso curso estudi estudiado ado..

 

1.2  PROCESOS HIDRAULICOS

 

Procesos Hidráulicos 

 El caudal es transportado en la condición de  superficie libre.

  El movimiento del fluido se produce por la  acción de la gravedad.    Las paredes del conducto ejercen resistencia  al flujo mediante la fricción. 

25

 

26

 

PARAMETROS QUE DETERMINAN EL FLUJO Caudal (Q) Caudal  (Q)  [m3/s]

Geom Ge omet etrí ríaa de dell cauce

Forma de la Sección

Pendiente

 

 

Rugosidad 27

 

PARAMETROS QUE DESCRIBEN EL FLUJO

Parámetros Cinemáticos •  Velocidad

Media (V) [m/s]

•   Distribución de Velocidades   Velocidades

28

 

Parámetr Par ámetros os Dinámic Dinámicos os Esfuerzo de Corte () [N/m2] 

 Cuantifica la fricción ejercida sobre una superficie en contacto con esta.

29

 

Parámetr Par ámetros os Geométric Geométricos os 

 Tirante (y)  [m]

Pendien entte del del agua (Sw) [m/m] •   Pendi

   

 Area Mojada (A) [m2]  Perímetro Mojado (P) [m]  Ancho Superficial (T) [m]  Profundidad Hidráulica (D=  A/T)  A/T) [m]

 A/P) [m] •   Radio Hidráulico (R=  A/P) 30

 

1.3  PROCESOS FLUVIOMORFOLOGICOS

 

Ocurrencia de Procesos Morfológicos. 



  Los ríos son entes dinámicos  muy  sensibles a alteraciones en  su equilibrio.   Los procesos morfológicos morfológicos son el medio a través del cual el río busca un nuevo equilibrio cuando ha sufrido una alteración debi de bida da a agen agenttes ext externo ernoss.

32

 

Conceptos Básicos. Erosión. 

 Remoc  Rem oció ión n de partículas sólidas del lecho fluvial  efec ef ectu tuad adoo por por el agua.

Sedimentación.     

 

 

   

 

 Deposición de partículas sólidas sobre el lecho fluvial.

33

 

34

 

Procesos Generalizados en el Cauce

35

 

Erosión General del Cauce. 

  pr Esoduc eucid l ido deoscpor enrsuna o atecrec pient ornte ale odealvenid foida nad.o de un río prod po un crmecie en 

 Se debe al aumento de la capacidad de arrastre del matteria ma er l locidad. sóli sólido dod. de la corri orrien entte orig origin inad adoo por por su may mayor orial ve velocida

36

 

General. Deposición  La deposición general ocasiona la sedimentación de las partículas 

sólida sól idass al perd perders ersee cap capaci acidad dad de trans transpor porte te sól sólido ido..



  Ocurre al final de una creciente, y compensa muchas veces el proceso de erosión general, dando la apariencia de que el fondo no hubier hub ieraa cam cambia biado do dur durant antee la lass aveni enidas das..

37

 

Ocur Oc urre re en las pl plan anic icie iess de inun inunda dacción ión elev elevan ando do paul paulat atin inam amen ente te sus sus ni nive velles.

38

 

Procesos Locales 

39

 

Erosión local por vórtices. 

  lLoocsal, prosceesosoridgeinaenrosióen n movimientos vorticosos que ocurren al pie de obstáculos pcurso untufluvi faluvial. les al. al flu flujo en un



  Se circunscribe a un lugar también determinestá ado, limitada y a aveuna ces cierta duración. Rocha (1999)

40

 

Erosión al pie de un pilar.

41

 

Erosión al pie de un pilar. 42

 

Caída del puente Bolognesi debido a erosión local. l ocal.

 

43

 

Erosión al pie de un estribo

44

 

45

 

Erosión al pie de una caida.

Caída Caí da en en Pu Puent entee T Truj rujill illo o – Lima Lima - Per Perú ú

46

 

Erosión al pie de un aliviadero.

Alivia Ali viader dero o de la Pre Presa sa P Poech oechos os – PiuraPiura- Perú Perú

47

 

Erosión al pie de una compuerta.

Erosión al pie de un azud.

48

 

49

 

Eros Er osió ión n de debi bida da a un est estre rech cham amie ient nto. o.

50

 

Erosión en Confluencias. 

  Es un proceso aun poco entendido.

51

 





Erosión en Curvas.

  Se Se debe al f lujo hel eliicoidal que produce altas velocidades en las curvas exteriores y bajas  velocidades en las curvas interiores.

 Mientras que en la curva exterior se espera erosión (zona "pool"), en la curva interior se espera sedimentación (zona "point bar).

52

 



  Como omo con onse secu cueenc ncia ia de es estte pr proc oces esoo la sec secci ción ón de curva típica. de un río presente una pendiente transversal

53

 

Efectos erosivos sobre un puente ubicado en una curva.   54  

Sedimentación Local. 

  L os procesos de sedimentación local ocurren en condiciones loca lo cale less de baj bajaa veloc elocid idad ad..



  Se evid eviden enci cian an en sect sector ores es donde el f lujo esta remansado.

Confluencia con Tributarios de Fuerte Pendiente55

 

56

 

Cauces Meándricos •

Son aquellos cursos que se caracterizan por su gran sinuosidad

• Presentan Baja Pendiente y lechos de material fino

 

Efectos de la Migración de  Meandros

 

Ramificación del Cauce o

  Los cauces ramificad ramificados os se caracteriz caracterizan an por formar cauces secundari secundarios os en el interior interior d cauce principal. o

o

  Presentan ancho ancho grande comparado comparado con el tirante y orillas inestables y poco claras.   Estos cursos presentan presentan pendiente pendientess fuertes, gran transporte transporte sólido y lechos de naturalez naturalez gruesa.

 

Efectos de la ramificación del  Cauce

 

2016

 

AVULSION DEL CAUCE



 Las avulsiones son fenómenos que consisten en el aaleatorio. bandono súbito del curso principal por otro

 

Efectos de las Avulsiones 

  Los daños ocasionados  por las avulsiones  suelen ser cuantiosos  puesto  ocurren de  manera que  súbita.

 

1.4  PROCESOS ECOLOGICOS

 



 La Ecología estudia la relación entre los organismos  y el ambiente

 



  La Ecología Fluvial  estudia la  “estructura  biológica” de los  ríos  y   y  las  interrelaciones que  ésta mantiene con  el ambiente fluvial.

 



 Un Ecosistema Fluvial esta formado por el conjunto de asociaciones de plantas, animales y microbios y  ambi am bient entes es físic físicos re rela lacio cionad nados os con los rí ríos os..

 

Estructura del Ecosistema Fluvial El ecosistema fluvial presenta la siguente estructura:   

 Comunidad Biológica  Recursos Materiales y    y  Energéticos  Habitat Físico

 

Organismos que habitan oBiologica   Comunidad interaccionan con el medio acuoso:

•   Micro‐organismos •   Plantas •   Peces, Moluscos e Insectos •

  Mamiferos y   Aves  Aves

 

Recursos materiales y energéticos 

 

 Están representados por los nutrientes inorgánicos y    y   diversos tipos de materia orgánica.  Carbono, Fósforo, Nitrógeno, etc.   Luz Solar

 

Habitat Físico 

 Esta compuesto por factores que forman la estructura dentro de la fluviales. cual viven las comunidades



  Se incluyen l as características del cauce sumergido, de las orillas y de la ribera.

 

FUNCIONAMIENTO DEL ECOSISTEMA  FLUVIAL

 





 Conjunto de procesos biológicos, físicos y    y  químicos  controladores del flujo de materias y    y  de energía que  atraviesan el ecosistema.  Cadenas Troficas y    y  Reciclaje de Nutrientes.

 

CADENAS TROFICAS 



 Describen las cadenas alimenticias que existen en un  sistema fluvial.   Se divide en dos grandes grupos:  



  Los Productores   Los Consumidores

 

LOS PRODUCTORES:   Los productor productores es basan su subsist subsistencia encia en la FFotosínt otosíntesis. esis.









  La fotosíntesis fotosíntesis es la transformación de la energ energía ía solar en energía bioq bioquímica uímica que tiene lugar en la lass pplanta lantass ver verdes des..   De esta manera parte del CO2  atmosférico es incorporado en las plantas comoo carb com carbohid ohidrat ratos, os, pro producie duciendos ndosee oxig xigeno eno..   En los sistemas fluviales f luviales las plantas son algas y otr otros os veg vegetales etales microscópicos microscópicos qmacrofitas). ue viven suspendidos en el agua. (Fitoplancton, perifi fitton y algas

 

LOS CONSUMIDORES: 



 La cadena trofica de los consumidores se inicia con los productores.  Los primeros productores son el zooplancton, que está constituido por organismos animales microscópicos que se alimen alimentan tan de los vegeta egetales les mic micro rosc scópi ópiccos. os.

 



  El zoopla planct ncton ony es aes supeq vvez ezueños cconsu onsumid macr acroo invvzoo in ert ertebr ebrados ados pec peces pequeñ os.. midoo por los m

 



  El zooplancton  y   y  los peces pequeños son a su vez   vez consumidos  por los peces de mayor tamaño.

 



  Los peces de mayor tamaño por mamiferos y    y  aves.

 

CARACTERISTICAS BASICAS DE LOS ECOSISTEMAS  FLUVIALES

 



Regímenes de flujo natural

  El régime régimen n de caudal caudales es es el factor factor cla clave ve del ecosi ecosiste stema ma f luvi luvial puesto define ine los ecosist ecosistemas emas de ag agua uaaldulc dupuest lce. e. o que organiza y def



 Los ciclos reproductivos, y migracionescon de la mayoría de las especiescrecimiento se hallan sincronizados la hidrografía natural estacional.

 



  La Lass avenidas cumplen una labor de limpieza de sedimentos, desperdicios y toximas depositadas en los cauc ca ucees y pl plan anic icie iess

 



 La magnitud y frecuencia de los caudales determina el tama ta maño ño de dell río y su suss con onfig figur urac acio ione ness mor morfo foló lógi gica cass.

 

Conectividad 

 Con  C onex exió ión n de dell Río Con Su‐cuenca

La continuidad longitudinal del río permite mantener el flujo de organismos y  nutrientes tanto de aguas arriba hacia aguas abajo como de aguas abajo hacia aguas arriba.

 



 Con  C onex exió ión n de río con su suss plan planic icie iess 



 La inundación de planicies posibilita el mantenimiento de ecos ecosis isttemas emas acua acuati tivvos y terr errestr estres es..   La inundación trae consigo un f lujo de nutrientes bidireccional.

 





  Las areas inundadas de movi mo vimi mien ento to lent lentoo y mu much choo material orgánico prop pr opor orci cion onan an con ondi dici cion ones es propias para la reproducción  y cria de muchas especies de agua ag ua du dulc lce. e.   Muchas aves migratorias tienen a los humedales ubicados en las planicies como puntos de descanso y  alimento en su jornada migratoria

 

Calidad deseable del agua 



  La calidad del agu aguaa es esta ta det deter ermi mina nada da por la geología, el  clima y  las act activ ivida idades des en llaa cuenc ncaa de drenaje.   Se pu pued edee med medir ir en ttér érmi mino noss de : se sedim dimen enttos en suspensión, oxíg xígeno eno disu disuelt eltoo, sóli sólidos dos disu disuelt eltos, os,  nutrientes, toxi xina nass y  temperatura.

 

Variabilidad de habitats 

 Cuanto mayor sea la complejidad del hábitat, mayor seráá la div ser diversi ersidad dad que ést éstee pue puede de man mante tener ner..

 

La simp simplificaci lificación ón del medio medio ambient ambientee reducir reduciraa la biodiv biodiversid ersidad ad

 

Caract Car acterí erísti sticas cas de los Habitats 



  Son variables   variables espacialmente. (Dependen de la con configura figuración ción morf morfológi ológica ca de  los los cursos y  de las particularidades locales)

  Son variables   variables temporalmente. (Dependen de las variaciones   variaciones estacionales)

 

Algunos habitats característicos: 

  Po Poza zass y  Ráp Rápida idass en lec lechos hos de los ríos.

 Vegetació  Vegetación n de Riberas

 

Lech Lechos os Pedregosos:

 

2.  A  ACTU CTUA ACIONES INGENIERILES EN EL ENTORNO  FLUVIAL

 

2.1  MANEJO DE INUNDACIONES

 

• Las inundaciones son una realidad que se repiten año tras año. • Ca Cada da aaño ño h hay ay una inundación en algún lugar del país.

 



  Las pérdidas  y   y  daños se  multiplican cuando se  produce un fenómeno de  El Niño.

 

|

 

Capitales Departamentales de la Costa Inundadas  durante 1997‐1998   Tumbes (100,000 hab) – Desbordes   Piura (300,000 hab) – Por Lluvia    Trujillo (600,000 hab) – Por Ruptura de Defensas.



 Chiclayo (500,000 hab) – Por Lluvia    Ica (300,000 hab) – Por Desborde   Sullana (200,000 hab) – Incapacidad de canal de  evacuación



 

Inundaciones de gran magnitud durante periodo 2001‐ 2010: En el Cusco (2001) Ucayali (2001) Piura (2002) Madre de Dios (2003) Puno (2003) Loreto (2004) 

    (2006) San Martín (2004) Huánuco (2006) San Martín (2009)

Fuente: Compendio Estadístico de Prevención y Atención de Desastres 2010, 201 0, (Sistema Nacional de Defensa Civil-Peru)

 

Pérdida de vidas humanas DAÑOS FALLECIDOS HERIDOS DPTOS. AFECTADOS

1982 ‐  1983 512 1,304

1997 ‐ 1998 366 1,040

16

23

Fuente: INDECI, 2015

DAÑOS FALLECIDOS

2003 ‐ 2009 57

Fuente: Oficina de Estadistica y Telematica(INDECI), Telematica(INDECI), 2009

 

Pérdida de tierras de cultivos

DA Ñ OS CULTIVOS PERD. ‐ AFECT HAS. PRESENCIA DE LLUVI AS DPTOS. AFECTADOS

1982 ‐ 1983 1 12 20 ,0 00

1997 ‐ 1998 2 05 ,1 51

NORTE

TO DO  TERRITORIO

16

23

Fuente Fue nte:: INDECI INDECI – (http://es.slideshare.net/ProGobernabilidadPer/fenomeno-el-nio-preparacion-y-respuesta http://es.slideshare.net/ProGobernabilidadPer/fenomeno-el-nio-preparacion-y-respuesta))

Publicada 24 Agosto 2015

 

Destrucción de Infraestructura

Trujillo INFRAESTRUCTURA CARRETERA DAÑADA KM. PUENTES COLAPSADOS

Talara 1982 ‐ 1983

1997 ‐  1998

2,600

3,136

197

357

Fuente: INDECI –2015

CENTROS EDUCATIVOS AFECTADOS ESTABLECIMIENTOS DE SALUD  AFECTADOS/DESTRUIDOS

 

875

956

260

580

San Sa nD Die iego go - Li Lima ma

Chiclayo

 

  

 Alcantarillado trabaja a presión.  Debilitamiento de Cimentaciones de viviendas.   viviendas.    

   

 Anegamiento de pistas y  ver  veredas. edas.

 

Estimación de daños asociados con El Niño, 1982 19 82 – 19 1983 83 y 1997 1997 - 19 1998 98 Millones de dolares  corrientes

Pais

1982 ‐ 1983

1997  ‐ 1998

nd

564

Ecuador Peru

1 051

2 88 882 2 

Total

5 70 706 6

Bolivia Colombia

Fuente: CAF (2000).

1 372

5 27

3 283

3 500

 

7 473

 

Comparación de daños sectoriales causados por el FEN 1982-83 y FEN 1997-98 (Millones de dólares de 1998)

Fuente: (CAF, 2000) - http://seguros.riesgoycambioclimatico.org/D http://seguros.riesgoycambioclimatico.org/DocInteres/NotaT ocInteres/NotaTecnicaTresReg ecnicaTresRegiones.pdf  iones.pdf   Nota: Cifras ajustadas por inflación.

 

Alteraciones en la calidad de vida   

 Pérdidas de Empleo  Riesgo de Enfermedad  

 Daños Psicológicos

 

Poco conocimiento de Procesos  de Dinámica Fluvial 

  La  inundación  de planicies ribereñas es un proceso  natural   y  recurrente.  y 

 



  Las crecidas se forman de los aportes de la cuenca

 

Ocupación de Areas  potencialmente Inundables

 

Vista Aérea de Piura

 

Inexistencia de Planes de  Emergencia

 

Mal manejo de la cuenca Alteración de regímenes de avenidas debido a deforestación

 



 Colmatación del cauce y    y  avulsiones debido al  incremento del transporte sólido

 

Debido al poco conocimiento de sectores  implicados se configuran situaciones de riesgo 





 Autoridades  Población afectada  proclive a ser   Entes Técnicos

 

MEDIDAS NO ESTRUCTURALES

 

Planificación del uso de áreas  inundables

 

Implementación de Sistemas de  Alerta Temprana

 

Planes de Emergencia

 

Campañas de Información   

 Escuelas  Grupos Comunales  

 

 Colectividad en General

 

Medidas Estructurales

 

        Trabajos de conservación de cuencas 



 Reforestación  Control de erosión

 

Dique de Regulación en quebrada Pedregal

 

Reubicación de Sectores en Peligro

 

Regulación de Avenidas

 

Pozas de Retención

 

Intercepción

 

Ensanchamiento del Canal

 

Canales de Alivio

 

Smart Tunnel  ‐ Malaysia

 

Diques de Defensa

 

Efectos negativos de los diques 

 Incremento de Caudales  Aguas  Aguas  Abajo  Abajo

 



 Profundización del lecho principal debido al  incremento de esfuerzos cortantes sobre el  fondo

 



 Agradación del lecho en tramos de baja pendiente  o de gran transporte de sedimentos

 

Caso Holandés

 

Caso Holandés

 

Rhine River 

Fuente: https://www.baslerhofmann.ch/en/project https://www.baslerhofmann.ch/en/projects/en-projekte-detailansicht/proje s/en-projekte-detailansicht/projekt/hochwasserschutz-am-alpenrhein.h kt/hochwasserschutz-am-alpenrhein.html tml

 

Delimitación de Faja        Marginal de los Ríos •   Ríos Chancay ‐

Lambayeque, Moche,  Virú,  Virú,   

  Chao, Santa, Lacramarca, San Diego,  Casma,  Lurín,  Matagente, Chico, Cañete,  Chillón Pisco e Ica Ica..

Fuente: http://www.andina.com.pe/agenc ia/noticia-ana-coloca-mas-4000-

 

hitos-faja-marginal-los-rios-decosta-537238.aspx (Publicado 29/12/2014)

Hitos en faja marginal

 

INDENTIFICACION  DE PUNTOS CRITICOS  (ANA)





  Los puntos críticos son definidos como zonas   vulnerables ante inundaciones.   Se invierte en descolmatación de ríos y    y  quebradas

 

PROYECTO DE INSTALACION DE 78 ESTACIONES HHIDROMETEOROLOGICAS   AUTOMATIZADAS  (ANA‐ Proyecto de la Gestión de los Recursos Hídricos)

• Se esta implementando un programa Piloto de instalación de 78  estaciones hidrometeorológicas automatizadas en 06 cuencas  priorizadas por la  ANA.  ANA.

• Equipos conectados  vía  vía satélite, con el SENAMHI  y   y  la  ANA   ANA   haciendo llegar oportunamente información que permita actuar a  tiempo, ante la ocurrencia de posibles eventos extremos,  contribuyendo  así en  a  optimizar recursos hídricos el país.  gradualmente la gestión de los 

• Las cuencas seleccionadas son  Tumbes, Chira‐Piura, Chancay ‐ Lambayeque, Chancay ‐Huaral, Quilca‐Chili (Arequipa)  y   y   Caplina‐Locumba  (Tacna).

 

Planes de Emergencia

Ministro de Agricultura; de Vivienda; Transportes y Comunicaciones; y del d el Interior.

Fuente: http://www.preparateperu.pe/images/AficheFenomeno-El-Nino.jpg http://imacorpservicios.com/NOTICIAS/FONDO%20MIVIVIENDA/P ERIODICOS

 

Simulacro Fenomeno del Niño

Fuente: http://cde.laprensa.e3.pe/ima/0/0/1/0/8/108822.jpg

•

•

http://l http://lapre aprensa. nsa.per peru.co u.com/ac m/actua tualida lidad/no d/notici ticia-pr a-primer imer-sim -simula ulacrocrofenomeno-se-realiza-norte-pais-50387

Mi Mini nist ster erio io de Edu Educa caci ción ón (Mi (Mined nedu) u) ha ha dispue dispuest sto o que que el cierr cierre e del año año esco escolar lar 2015 se programe para el 30 de noviembre para 14 regiones en el Peru.

•   Estas son: Tumbes, Piura, Lambayeque,  Áncash,  Áncash, Lima, Callao,  Arequipa,  Arequipa, 

Cajamarca,  Amazonas,  Amazonas, Cuzco, Puno, San Martín, Ica   y  y  La Libertad. Fuente: http://diariocorreo.pe/edicion/la‐libertad/adelantan‐el‐cierre‐del‐ano‐escolar‐para‐evitar‐ tragedias‐617675/

 

Obras de Emergencia en Todo el  Perú ante Fenómeno El Niño 



 Trabajos de descolmatación de cauces.  Protecciones ribereñas en puntos críticos

 

Río Chillón Inundación del 15 de Marzo de 2001

 

Río Chillón en área adyacente con el cruce de la carretera Panamericana en 1962. (Fotografía Aérea IGN)

 

Río Chillón en área adyacente con el cruce de la carretera Panamericana en 2011.(Google 2011.(Google Earth)

 

 ALGUNAS MEDIDAS CONSIDERADAS ‐   Zonificación de areas inundables.

 Atenuación de  Avenidas.  Avenidas. ‐   Evaluación de Medidas de  Atenuación ‐   Sistemas de  Alerta  Alerta temprana.

 

ZONIFICACION DE  AREAS  AREAS INUNDABLES (Tramo: Puente Panamericana – Desembocadura) Desembocadura)

 

ZONA  AGRICOLA

ZONA  URBANA 2

ZONA URBANA   1

 

Tr = 2 año añoss - 56m3/s

 

Tr = 5 año añoss - 90m3/s

 

Tr = 10 años años - 113m3/s

 

Tr = 50 año añoss - 162 162m m3/s

 

Tr = 100 año añoss - 183 183m m3/s

 

Tr = 500 año añoss - 231 231m m3/s

 

Tr = 50 años Tramo

Puente Panameri Panamericana cana – Puente IInca nca Puente Inca- Puente G Gambeta ambeta Puente Gambeta Gambeta - Desemb Desembocadura ocadura

Tr = 100 años

Area Inundada (ha)

# de Habitantes (hab)

Area Inundada (ha)

# de Habitantes (hab)

144.5 1.8 10.3

18,241 195 122

145.3 1.8 10.3

18,338 197 135

 

Fuente:  Aplicación del  MCA en la Planificación para la Mitigación de Inundaciones en la parte baja del Río Chillón . Jessica Celmi  (2007)

 

 ATENUA  A TENUACION CION DE CRECIDAS

 



  El sistema de  Atenuación  Atenuación de crecidas tiene por  objetivo disminuir los caudales máximos en el  tramo urbano.

 

ZONA AGRICOLA AGRICOL A DE POSIBLE ATENUACION CARABAYLLO

Material de lecho arrimado

ZONA URBANA

 

ALTE AL TERN RNA ATI TIV VA D DE EA ATE TENU NUAC ACIO ION: N:

CARABAYLLO

POZA DE ATENUACION  

Zonas de Atenuacion Fuente: Medidas de  Atenuación  en la  Cuenca Baja del Río  Chillón. Zuly Palomino   (2011)

 

MODELACION HIDRAULICA DEL TRAMO HEC-RAS  

Bocatoma Punchauca (Aguas arriba) Plan: 6emCw1.66 6emCw1.66Of Of River: Chillon Reach: Chillon RS: RS: 25487.56 25487.5 6 346.2

Qp = 202.5 m3/s

346.0    )   m    (   e   g   a    t    S

345.8 345.6

200 150 100

345.4

Legend    )   s    /    3   m    (   w   o    l    F

Stage Flow

50

345.2 24 00

250

06 00

12 00 1800 10Jun2007

2400

0600

12 00 18 00 11Jun2007

0 24 00

Time

Puente Panamericana  (Aguas abajo)

Plan: 6emCw1.66 6emCw1.66Of Of River: Chillon Reach: Chillon RS: RS: 10122.5 10122.57 7

EFECTO DE POZA DE ATENUACION

110.6    )   m    (   e   g   a    t

110.5 110.4

Qp = 68.3 m3/s

70 60 50 40

110.3

Legend    )   s    /    3   m    (   w   o    l

Stage Flow

   S

30 110.2

Area = 149 ha Altura Media = 3.0 m

110.1 24 00

20 06 00

12 00 10Jun2007

Volumen = 3.2 MMC

1800

2400 Time

0600

12 00

18 00

11Jun2007

Fuente: Medidas para la Atenuación  de Avenidas en la Cuenca Baja del Río Chillón.  Gladys Zuly Palomino (2011)

 

SISTEMA  DE  ALERT  ALERTA  TEMPRANA 

10 24 00

   F

 



  El sistema de alerta temprana tiene por objetivo dar  aviso a la población de la inminencia de una avenida  potencialmente peligrosa.

 

Pararrayos

Antena Panel solar

Pluviómetro automático

Huar uaros - 3500 3500 msnm msnm

 

COMPONENTES DEL SISTEMA DE ALER ALE RTA TEMP TEMPRAN RANA A  

MODELO DE ELEVACION DIGITAL ARC VIEW

 

MODELACION HIDROLOGICA DE LA CUENCA HEC-HMS  

Tr

Tiempo de Alerta

 12 h

≈

CALIBRACION DEL MODELO PARA LA AVENIDA DEL 07/03/03

 

Meta Propuesta

Modelo Integrado de la Cuenca 





  Monitorear en Tiempo Real las  precipitaciones  y   y  caudales en la cuenca alta.  

 

              Predecir zona bajalos  y    y  elcaudales en que se presentaria en la  tiempo que  se presentaran.

  Predecir posibles ubicaciones de desborde y    y   extensión de zonas inundadas.

 

Río Ica Inundaciones 23 y 29 de Enero de 1998

http://cidbimena.desastres.hn/docum/ops/publicaciones/who70s/p094.jpg

 

POZA DE REGULACION BATEA COMEZANGO POZA DE REGULACION MACACONA M. IZQ

POZA DE REGULACION MACACONA M. DERECHA

POZA DE REGULACION SARAJA

 

RIO ICA

Hidrograma de A Avenida venida con Caudal Pico de 783 y 561 m3/s aguas arriba (Tr = 1000 Y 100 años)

ICA

 

Progresiva

Ubicación

53+930

Al Inicio del

53+650

50+200 49+951 48+800

45+300

Q pico para evento Q pico para de Tr=100 años evento de Tr=1000 años 3 3 (m /s) (m /s) 561

783

466

611

465

558

Luego del ingreso a Macacona Derecha Luego del ingreso a Macacona Izquierda

405

556

397

513

Al Final de Batea Macacona Derecha

397

592

Tramo Luego del ingreso a Batea Comezango Al Final de Batea Comezango

43+550

Al Final de Batea Macacona Izquierda

396

579

39+400

Luego delSaraja ingreso de Poza Al Final de Poza Saraja

286

408

364

565

37+850

 

Caso Piura Inundaciones del Bajo Piura el 06 y 07 de Abril del 2002

 

   

 

 

 

 

 

 

Sistema de Alerta Temprana en Cuenca del río Piura

 



  Se tiene un proyecto de construcción de tres  “Polders” con diques de tierra  y   y  estructuras  hidráulicas para la entrada  y   y  salida de agua.

Polder

Volumen (MMC)

La Matanza

351

El Ingenio

55

Salitral

93

 

2.2  PROTECCIONES RIBEREÑAS

 

Problemática   La erosión de riberas es el problema mas común encontrado en la practica de la  

ingeniería de ríos.



  La erosión de riberas ocasiona principalmente:

‐   Pérdidas de tierras agrícolas.

‐   Daño a la propiedad privada.

 

Variables Determinantes  



 Flujo  Tra  T ranspo nsport rtee de  Sedimentos  Propiedades Geot Ge otéc écnic nicas as de las  orillas

 

PRINCIPIOS DE PROTECCION  Revestimiento: El revestimiento tiene la función  de proteger a las orillas de los  agentes externos 

 Estructuras de Control de Flujo: Modifican las características del 



flujo en las inmediaciones de la  orilla

 

Elementos de un Revestimiento     de Enrocado La protección se compone de los siguient siguientes es elemento elementos: s: 



 Capa de protección  Filtro



 Medida en el pie de talud

 





  La estabilidad del enrocado se debe al peso propio y a su imbricación.   El enrocado solo cumple la labor de proteger base quealdematerial por si

debe ser estable geotécnicamente.

 

 Ventajas.  Ventajas.   La principal es su 

fclexibi lexibilidad lidad omo on onju junt nto o o  ccomo agrupación. 

 

 E asoser punecde sedre falla local

 

reemplazado.

 

Caracter Cara cterística ísticass de la Roca.  



  Debe Debe soport soportar ar la fuer fuerza za de la corriente.   Debe Debe te tene nerr un unaa gr gran anul ulom omet etrí ríaa adecuada.   Deb Debee ser de bue buena na cal calida idad d

Caracter Cara cterísticas ísticas del Filtro 



  Debe Debe evit evitar ar el la lava vado do de la porción fina del material base.   Puede Puede ser gr granu anular lar,, geotextil o de  arbustos

Protecc Prot ección ión de Pie de Talud





  Debe resistir resistir la socavación producida por las avenidas.   Debe Debe tener tener capacid capacidad ad de acomodarse sin cau causar sar efe efect ctos os en la ca capa pa de  protección.

 

Matrices de Roca y Alambre 





  Consisten en recipientes de  alambre en forma de  parelel par elelepip epipedo edo rel relleno lenoss de  piedras.   Son ele elemen mento toss per permea meabl bles es..   Requ equie ierren de fi filt ltrros para evitar evit ar pérdidas pérdidas de su sustr strato ato y  hundimientos.



  Son una ssolución olución en lu lugares gares donde no existe o es caro conseguir roca grande para enrocados.

 

SOCAVACIÓN LOCAL EN GAVIONES COLOCADOS EN LAS MÁRGENES DEL RÍO CHILLÓNLAPARA PROTEGER CARRETE A CANTA KM 83 EN 1998

 

 

    Matrices de Concreto Articulado

 

 

  Sacos de Arena

 

Estructuras de Control de Flujo

 

ESPIGONES

 

ESPIGONES IMPERMEABLES



  La función de los espigones impermeables es desviar el flujo fuera de las orillas,a fin de protegerlas de sus  efectos erosivos.

 

ESPIGONES PERMEABLES 

  Perm Permit iten en el flujo a través de ellos,  pero a  velocidades  velocidades reducidas,  previniendo así mayores erosiones  de riberas y    y  causando deposición  del sedimento suspendido en el  flujo.

Pilo Pi lote tess de Madera

Espig Esp igone oness de Cables de  Acero  Acero

Tripode ripodess de Madera

 

JETTIES 

  Son elementos que proporcionan rugosidad adicional al canal o planicies inundables para mantener la corriente de un principal caminoa lo largo pre‐ establecido.



 La rugosidad adicionada a

lo largo de las orillas reduce la velocidad y  protege las orillas de erosión.

 

USO DE VEGETACION COMO DEFENSA RIBEREÑA 



 La vegetación produce reducciones de la velocidad y de los esfuerzos cor orta tant ntes es en el fo fond ndoo.   Las raíces compactan el material de orillas haciéndolo mas resistente

 

 VENTAJAS  VENT AJAS 



  Es buen buenaa desd desdee el pu punt ntoo de vista   vista  ambiental.   Es una medida medida económi económica. ca.

DESVENTAJAS  

  Necesita mantenimiento.   Pueden Pueden ocasionar ocasionar daños daños conside considerab rables les

si es arranc arrancada ada por la crecida.  CARACTERISTICAS: 

  Debe preferi preferirse rse las especies nativas

 

DISEÑO DE REVESTIMIENTOS CON ENROCADO

 

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

1.‐ CAP  CAPA A DE PROTEC PROTECCION CION a. Calidad de las rocas b. Tamaño de las rocas c. Espesor del enrocado d. Distribución de del tam tamaño de las rocas 2.‐ FILTRO  3.‐ PR  PROT OTEC ECCIO CION N DE TALUD ALUD

 

CAPA DE PROTECCION DE ENROCADO Calidad ad de las rocas cas a.   Calid 

 

La ro roca ca deb debee ser san sana, a, dur dura, a, de can cante tera ra



 

Debe ser resistent resistentee al agua y a los esfuerzos de co cort rtee

 

Se recom ecomie iend ndaa la lass rocas cas íg ígne neas as co com mo: granito, granodiorita, dioríta, basalto, riolíta, etc., con densidad relativa DR > 2

 

La mej mejor or for forma ma de la ro roca ca es la ang angula ularr







 

La estabilidad estabilidad del enro enrocado cado depen depende de de la fo form rma, a, ta tama maño ño y ma masa sa de la lass pi pied edrras, as, y  de una adecuada distribución de tamaños

 

CAPA   DE    PROTECCION   DE  ENROCADO b. Tamaño  de las rocas 

 



 

La esta estabi bili lida dad d de un unaa ro roca ca es un unaa fu func nció ión n de su tamaño, ño, expresada ya sea en términos de su peso ó diámetro equivalent equivalentee Se han efec efectuado tuado mucho muchoss estud estudios ios para det determina erminarr el tamaño tamaño de la lass roc rocas, as, entr entree los que tene tenemos: mos:

‐ Fó  Fórmu rmula la de Ma Mayno ynord rd

d 50

 C 1F 

3

 

F   C 2

V  gy

 y Donde: d50   eess el di diám ámet etro ro me medi dioo de las las roc ocas as,,  y los valores rrecomendados ecomendados de C1 y C2 se muestran a con continua tinuación: ción: ‐ Valores de C :

Fondo plan1o

C1 = 0.28

Talud 1V:3H Talud 1V:2H

C1 = 0.28 C1 = 0.32

 Valores es de C2 ‐ Valor mooss reenctcousrva TTrraam En el extremo de espigones

2 = 1.5 CC2 = 1.25 C2 = 2.0

 

            3.2.1 CAPA DE PROTECCION DE ENROCADO (continuación)

b. Tamaño de las rocas (continuación)

Recomendaciones de la Comisión Federal de Electricidad  de México Diámetros mínimos de las piedras de protección, en centímetros, para  un tirante igual a 1m (*)  Velocidad  Velocidad  la  corriente  V1  de (m/s)   V1

1600

Peso específico del material (kg/m3) 1800 2000 2200 2400

1

8

8

7

6

6

2

18

16

13

13

12

3

38

34

31

28

26

4

68

60

> 4.5

54

50

46

85

77

70

(*) Si el tirante  y   es diferente de 1 m: , 

V   V 1 y

a

donde 

a

1

2   y

Conocidos  V   V  e y,  V 1,   y  y  se regresa al cuadro para conocer el diámetro de las   y,  se despeja  V  piedras.  

CAPA  DE  PROTECCION  DE  ENROCADO (continuación) c. Espesor del enrocado Simo Simons ns y Sent Sentur urkk recom ecomie iend ndan an que el espesor del enrocado debe ser lo lo suficient suficientee para para acomoda acomodarr la ro roca ca de may mayor ta tama maño ño

d. Dist Distri ribu buci ción ón del del tamañ amaño o de las rocas 

  Senturk Recomend Recomendacion aciones es de Simons Simons y  ‐  La Rela Relació ción n tamaño tamaño máxi máximo mo de de la roca entre el diámetro d50 debe ser apro aproximadament ximadamentee 2   La re relación entre d50 y d20 d20

debe ser aproximadamente 2

también

 

FILTROS (continuación) a.   Filtros de material Granular • Pa Para ra evita evitarr la obst obstru rucc cció ión n de dell filtro es preferible que no más que 5% del material del filtro sea más pequeño peq ueño que 0.75 0.75 mm • Las curvas granulométricas del fi filltro y del mater eriial del suelo elo deberán ser más o menos paralelas en el rango de los diámetros diámet ros pequeños pequeños

‐ Si  Simo mons ns y Sent Sentur urk k reco recomie miend ndan an que que la granu granulom lometr etría ía de los filtro filtross debe debe cumpli cumplirr

con co n las sig siguie uient ntes es ecuaci ecuacione ones: s:

5 <

d50( d5 0(de dell filtr filtro) o) / d50( d50(de dell terr erren enoo < 40 drenado ) d15(del fil filtro) / d15(del terreno < 40 drenado )

d1 d15( 5(de dell filtr filtro) o) / d85( d85(de del l te terr rren enoo) < 5 drenado Se sugi sugier eree que que el es espe peso sorr míni mínimo mo del del filt filtrro de gra grava sea sea la mitad del del espesor del enrocad enrocadoo

 

FILTROS  (continuación) b. Filtros de Geotextil b1 Ventajas   Ventajas y    y  desventajas Los con filtros sintéticos otra respect respecto o a los son filtros filtros granular graalternativa nulares. es.  Ventajas:  Ventajas: ‐   La insta stala laci ción ón es gener neralme almen nte rá rápi pida da y efici eficien ente te ‐  Son consistentes y tinen una calidad

de mater material ial más confiable confiable ‐   Son capaces de deformarse con el enroca enr ocado do y perman permanec ecen en co conti ntinuo nuoss

Desventajas: ‐ Pu  Puede ede hab haber er difi dificul cultad tad par paraa co coloca locarlo rloss debajo debajo el agua agua ‐   El desarrollo de bacterias dentro del suelo, o sobre el fi filltro puede alterar el especificaciones de fábrica

comportamiento

hidráulico

definido en las

 

FILTROS b. Filtros  (continuación)  de Geotextil (continuación)

b2 Características del geotextil Los geotextiles que se colocan debajo de los enrocados de protección se recomien rec omiendan dan que cumpl cumplan an con las siguie siguientes ntes espe especificaci cificaciones ones mínima mínimass : Geotextil no tejido, de fibras continuas termoligado, de polipropileno estabilizado (para garantizar su resistencia al reventamiento durante el colocado co locado de las pied piedra ras), s), del ttipo ipo Typar o simil similar ar,, imp imputr utrescib escible le Ensayo

Unidades

Norma

Valor  

Gg/m2

D-3776

200 (min)

mm

D-1777

2.0 (min)

- Resistencia desgarre longitudinal

N

D-4533

330 (min)

- Resistencia desgarre transversal

N

D-4533

330 (min)

- Peso - Espesor

- A.O.S - Luz - Resistencia a la perforación

Malla

D-4731

50 (max)

mm

D-4751

1 (max)

N

D-3787

400 min)

 

PROTECCION AL PIE DEL TALUD 



  La socavación al pie del enrocado es uno de los principales mecanismos de falla   Por Por lo tant tantoo se debe pr prote otege gerr la base del talud ccon on en enroc rocado ado.. En la siguie sig uient ntee figur figuraa se mue muestr straa un esquem esquemaa de pr prot otec ecció ción n Máximo nivel del agua

1.5 dg

Filtro

dg profundidad de socavación general

 

Enrocado de protección al pie del talud

 

CALCULO DE LA SOCAVACION GENERAL 



 El cálculo socavación general esde aunla un tema no completamente completamen te resuelt resuelto. o.   La erosión general se estima mediante fórmulas coeficien empíricas, coefic iente tesssustentadas obteni obtenidos dos con en laboratorio.



  Un método válido para estimar la erosión general en suelo granular y en

smuéetloodono dceohLesicivhotvaens e–l Lebediev.

 

METODO DE LICHTVAN LEBEDIEV:

DESCRIPCIÓN DE PARÁMETROS Y UNIDADES 1

53   1 x    * d        o  ds   0.28  0.68* D m *      

ds



do Dm

 x

Tirante despues de producirse la socavación (m) Coeficiente Tirante sin socavación (m) Diánmetro medio (mm) Coeficiente que depende del TR (Ver cuadro) Exponente que depende de: Dm

  

d 

m

Qd dm Be

 

Pa Para ra su suel elos os gra ran nula ulare res, s, no coch coches esiv ivos os (V (Ver er cuad cuadro ro))



Q d  53



*  B e *  

Caudal del río Tirante medio-A/Be Ancho efectivo de la sección Sin obstáculos Coeficiente de contracción (Ver cuadro)

s

Para suelos finos, cochesivos (Ver cuadro)

 

COEFICIENTE BETA 

COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN

u

LONGITUD LIBRE ENTRE DOS PILAS (CLARO)

Vel Media m/s

10 m.

13 m.

16 m.

18 m.

21 m.

25 m.

30 m.

42 m.

52 m.

63 m.

106 m.

124 m.

200 m.

4.00

0, 94 0, 93 0, 90 0, 89 0, 87 0, 85

0, 96 0, 94 0, 93 0, 91 0, 90 0, 89

0, 97 0, 95 0, 94 0, 93 0, 92 0, 91

0, 97 0, 96 0, 95 0, 94 0, 93 0, 92

0, 97 0, 97 0, 96 0, 95 0, 94 0, 93

0,98 0,97 0,96 0,96 0,95 0, 94

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0, 99 0, 99 0, 98 0, 98 0, 98 0, 97

0, 99 0, 99 0, 99 0, 98 0, 98 0, 98

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1, 00 1, 00 1, 00 0, 99 0, 99 0, 99

 

FIN