Estudio Hidrologico e Hidraulico Defensa Ribereña

ESTUDIO HIDROLOGICO EHIDRAULICO

EXP. TECNICO: MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA,DISTRITO DE SECHURA PIURA

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MUNICIPALIDAD PROVINCIAL

DE SECHURA

CONTENIDO

1. INTRODUCCION.

2. OBJETIVOS DEL PROYECTO.

3. ALCANCES DEL ESTUDIO.

4. DESCRIPCION DE LA METODOLOGIA.

5. INFORMACION BASICA.

5.1 FUENTES DE INFORMACION

5.2 DATOS HIDROMETEREOLOGICOS

5.3 INFORMACION PLUVIOMETRICA Y PLUVIOGRAFICA

5.4 CARTOGRAFIA

6. DESCRIPCION GENERAL DE LA MICROCUENCA.

6.1 UBICACIN Y CARACTERISTICA DE LA ZONA DEL PROYECTO

6.2 CLIMATOLOGIA

6.3 DETERMINACION DE LLUVIAS MAXIMAS EN 24 HORAS

6.4 ANALISIS DE TORMENTAS- PRECIPITACIONES DE DISEO- CURVAS IDF

6.5 CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICAS DEL SISTEMA HIDROGRAFICO

6.6 CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS Y USO DE SUELO

7. MODELAMIENTO HIDROLOGICO.

7.1 CARACTERISTICAS PRINCIPALES Y APORTES

7.2 CAUDALES DE DISEO DE CUENCAS PRINCIPALES Y APORTES

7.2.1 PRECIPITACIONES TOTALES

7.2.2 PRECIPITACION EXCEDENTE O ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

7.2.3 FACTORES DE LA INFILTRACION

7.2.4 PRECIPITACION EFECTIVA

7.2.4.1 METODO DE ABSTRACCIONES DEL SCS


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7.2.5 ESTIMACION DE CAUDALES

7.2.5.1 HIDROGRAMA UNITARIO

7.2.5.2 HIDROGRAMA SINTETICO TRIANGULAR DEL SCS

7.2.5.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION

7.2.5.4 RESULTADOS DE LA SIMULACION HIDROLOGICA

8. DISEO DE DEFENSA RIBEREA

8.1 METODOLOGIA DE DISEO

8.2 DISEO FINAL DE DEFENSA RIBEREA

9. ANALISIS, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


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1.00 INTRODUCCION

Toda la regin norte de nuestro pas, ha sufrido la ocurrencia de eventos extraordinarioscomo son El Fenmenos del Nio, durante los ltimos 20 aos, que han sido de granmagnitud y han dejado consecuencias graves: saldos de prdidas de vidas humanas yprdidas econmicas en los distintos rubros de la actividad regional. Es por ello laimportancia de realizar estudios hidrolgicos e hidrulicos en toda la Regin, que nospermitirn identificar y mitigar los posibles eventos de la naturaleza, no solo a las obras deinfraestructura sino posiblemente a salvar la integridad fsica de las personas.

El presente documento trata del estudio hidrolgico e hidrulico del rio antiguo que seorigina por el agua de retorno que escurre sobre el Dren Sechura, con fines de diseo de lasdefensas ribereas en los AA.HH. del sector Oeste de la ciudad de Sechura.

El estudio describe las caractersticas del rea de drenaje del dren Sechura, haciendonfasis en las caractersticas geomorfolgicas, climatolgica, de suelos y cobertura vegetal.Asimismo, se hace referencia al clculo del caudal mximo para un periodo de retorno de25, 50 y 100 aos. Los clculos de realizaron tomando una data histrica de lluviasmximas en 24 horas; que van desde el ao 1972 hasta el ao 2012 de estacionesrepresentativas del valle del Bajo Piura.

Los lmites de la cuenca del Dren Sechura, estn definidos por las divisorias de aguasimpuestas por las obras de defensa y las caractersticas fisiogeogrficas encontradas en elValle del Bajo Piura, cuya rea de drenaje es aproximadamente de 46,200 Has. Lascrecidas en el rea de estudio son provocadas generalmente por fenmenos de lluviasintensas y, por esta razn, la crecida es un fenmeno natural. Aportes adicionales al rea dedrenaje del valle, se considera la escorrenta del dren Pajaritos y algunas quebradas secassobre el sector Oeste del Valle y la descarga pluvial de la ciudad de Piura.

La simulacin hidrulica del tramo del dren Sechura en el tramo conocido como rio antiguo,se realiz en flujo estacionario y en rgimen subcritico, emplendose para ello el modelohidrulico unidimensional HEC RAS, el mdulo HEC GeoRAS y el software ArcGis 9.3, parala representacin de los mapas temticos.

Como se mencion al principio, el propsito del estudio es contar con informacin especficay temtica en escenarios de eventos extremos y establecer parmetros de respuesta anteestos fenmenos naturales.

2.00 OBJETIVOS

- Evaluar las caracteristicas geomorfolgicas de la cuenca, cobertura vegetal y suelos.

- Determinar caudales mximos para diferentes periodos de retorno del dren Sechura anivel del Puente Sechura.

- Definir el ancho estable del rio que facilite el drenaje del caudal de avenidas ordinarias yextraordinarias.

- Determinar el tirante mximo en el tramo del dren Sechura, conocido como rio antiguo enrgimen permanente, para periodos de retorno de 25, 50 y 100 aos.


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- Efectuar el diseo final de la defensa riberea, con las caractersticas geomtricas queaseguren sus condiciones de servicialidad ante los eventos ms desfavorables.

3.00 ALCANCES DEL ESTUDIO

El estudio hidrolgico e hidrulico del Dren Sechura, el cual se origina por la confluencia delos Drenes Sechura y 1308, comprende el tramo conocido como rio antiguo que transita alnorte de la ciudad, y representa un alto riesgo durante avenidas extraordinarias del rio sobreel sector Oeste de la ciudad.

El estudio tambin comprende el anlisis de la influencia marina como factor de riesgo deinundacin de los asentamientos humanos en zonas del litoral.

4.00 DESCRIPCION DE LA METODOLOGIA

Para cumplir con los objetivos propuestos, se plantea la metodologa siguiendo lossiguientes pasos:

Fase I: Preliminares- Recopilacin de la informacin bsica.- Plan de trabajo

Fase II: Trabajo de campo- Reconocimiento de la cuenca y aportantes.- Evaluacin hidrolgica de la cuenca.- Evaluacin y anlisis de la informacin hidrometereolgica.

Fase III: Trabajo de gabinete- Procesamiento de la informacin.- Clculos y deducciones hidrolgicas.- Confeccin de mapas y grficos temticos.- Informe de resultados.- Diseo final de obra hidrulica.-

5.00 INFORMACION BASICA

5.01 FUENTES DE INFORMACION- Proyecto Especial Chira- Piura (PECHP).- Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa (SENAMHI).- Gobierno Regional de Piura (GRP).- Autoridad Nacional del Agua (ANA).

5.02 DATOS HIDROMETEREOLOGICOSLa relacin de estaciones utilizadas en el presente proyecto se muestra en elCuadro 1 donde se aprecia la ubicacin de las estaciones meteorolgicas y elperiodo de informacin disponible, utilizado en el presente estudio. En la Figura 1,se aprecian las ubicaciones geogrficas de dichas estaciones.

Las informaciones meteorolgicas han sido obtenidas de los registros del Servicio


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Nacional de Meteorologa (SENAMHI). En la cuenca del Dren Sechura se cuenta condatos de aforos, realizndose esta actualmente de manera eventual por parte delProyecto Especial Chira Piura.

Cuadro 1. Ubicacin de estaciones meteorolgicas

EstacinUbicacin Coordenadas(UTM) Altitud

(msnm) Periodo

Dpto Provincia Distrito Este NorteChusis Piura Sechura Sechura 518461 9390221 6 1970-2012

San Miguel Piura Sechura Sechura 535030 9310992 13 1970-2008

Miraflores Piura Piura Piura 542484 9428900 30 1972-2013Fuente: Senamhi

Figura 1. Red de estaciones meteorolgicas en el mbito de la zona de influenciadel rea de estudio


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5.03 INFORMACION PLUVIOMETRICA Y PLUVIOGRAFICALa informacin pluviomtrica que se utilizara en el estudio hidrolgico corresponde ala estacin meteorolgica de Miraflores, que se encuentran dentro del valle del BajoPiura (Figura 1), y si bien es cierto existen estaciones mas cercanas a la zona delproyecto, como la estacin de Bernal y Chusis, la estacin Miraflores tiene mayorinfluencia directa de los drenes en estudio. La serie de tiempo utilizada correspondeal periodo 1971- 2013, informacin proveniente del SENAMHI. Esta informacin nosproporciona la precipitacin total mensual (Cuadro 2), data que se utiliz paracalcular la precipitacin mxima en 24 horas para diferentes periodos de retorno.

Cuadro 2. Informacin de precipitacin total mensual para el proyectoPRECIPITACION (mm) TOTAL MENSUAL

Ao ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DICAcumulado

anual(mm)

Promediomes (mm)

Max.mes(mm)

1971 3.30 1.10 0.50 - - - 0.30 1.50 - 6.70 0.74 3.301972 1.90 0.80 170.80 8.60 0.70 - 0.10 - 0.80 0.10 - 2.50 186.30 15.53 170.80

1973 59.20 38.60 23.10 11.70 - 0.40 - 0.20 0.40 0.60 4.30 1.20 139.70 11.64 59.201974 2.40 1.60 1.40 3.00 0.30 0.50 - - 0.40 - 2.40 0.10 12.10 1.01 3.001975 0.30 11.00 21.40 0.40 - 3.50 - 1.10 - 3.50 - - 41.20 3.43 21.401976 23.30 37.90 1.10 - 8.20 - - - - - 70.50 7.05 37.901977 1.40 31.30 22.00 3.70 - - - - 2.60 - - - 61.00 5.08 31.301978 - 0.10 38.60 0.50 1.20 - - - - 40.40 4.49 38.601979 1.70 - 1.00 3.00 8.70 - - - 0.30 0.30 - - 15.00 1.25 8.701980 0.20 2.50 13.70 35.20 0.30 - - - 0.40 5.50 2.90 60.70 5.52 35.201981 0.30 1.80 25.70 0.10 - - 0.10 0.60 - 2.20 - 1.50 32.30 2.69 25.701982 - - - 3.90 1.30 - 0.20 - 0.10 1.70 6.80 10.40 24.40 2.03 10.401983 324.50 161.70 427.10 778.40 379.40 192.40 0.70 0.50 - - 0.10 8.50 2,273.30 189.44 778.40

1984 0.40 29.70 8.00 0.10 2.80 - 1.10 - - 0.80 - 0.10 43.00 3.58 29.701985 2.80 3.00 16.00 - 2.00 - - 0.30 - 1.30 - 1.10 26.50 2.21 16.001986 1.50 7.10 - 7.00 0.80 - - - - - 8.40 - 24.80 2.07 8.401987 22.80 78.10 98.60 16.40 - - 0.40 - - 6.70 0.40 - 223.40 18.62 98.601988 7.20 0.30 - 5.90 - - - - - 0.20 0.90 14.50 1.32 7.201989 8.30 42.00 9.10 - 0.40 1.10 - - - 0.60 - - 61.50 5.13 42.001990 - 0.50 3.70 - 1.90 - - - 0.40 0.90 2.70 10.10 0.92 3.701991 0.20 0.80 1.60 0.50 - - - - - 1.60 4.00 8.70 0.79 4.001992 2.90 11.00 187.10 128.30 12.50 0.40 - - - - 342.20 34.22 187.10


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1993 1.00 1.00 1.00 1.001994 - - -1995 5.70 3.10 1.10 - - 0.30 - 1.10 0.30 0.70 7.80 20.10 1.83 7.801996 1.80 - - 0.40 - 0.60 - - - - - - 2.80 0.23 1.801997 23.90 0.60 36.80 - 0.70 - - - 0.60 2.40 155.10 220.10 20.01 155.10

1998 768.70 500.00 485.80 95.10 5.60 - - - 0.20 2.00 0.10 0.20 1,857.70 154.81 768.70

1999 5.80 33.60 1.10 18.50 3.40 1.40 - - - 0.20 - 3.30 67.30 5.61 33.602000 2.20 10.50 6.10 24.50 2.70 0.80 - - - 19.90 66.70 6.67 24.502001 11.30 5.90 162.30 18.60 - - - - 0.70 - 7.30 206.10 18.74 162.30

2002 - 4.10 132.00 136.70 - - - - - - 2.30 0.40 275.50 22.96 136.70

2003 4.10 22.70 4.50 - - 1.30 - - 0.50 - 6.20 2.10 41.40 3.45 22.702004 4.60 0.70 - 4.70 1.10 - - - - 0.80 0.80 6.70 19.40 1.62 6.702005 2.20 0.50 17.70 0.60 - - - - - 2.50 - - 23.50 1.96 17.702006 - 26.90 30.70 - - - - - - - 0.30 0.60 58.50 4.88 30.702007 6.50 - 3.70 3.50 - - - - - - 0.60 - 14.30 1.19 6.502008 7.20 92.30 54.10 35.90 1.00 0.30 2.30 - - 0.20 0.20 - 193.50 16.13 92.302009 29.70 21.90 18.00 2.50 3.60 0.30 0.20 - - - 5.00 1.60 82.80 6.90 29.702010 1.00 64.20 25.40 7.10 4.00 - - - - 1.20 - - 102.90 8.58 64.202011 1.40 1.80 - 10.40 3.30 - 3.60 - - - 2.20 1.40 24.10 2.01 10.402012 4.00 69.10 26.20 10.10 - - - - - 0.50 0.70 0.20 110.80 9.23 69.102013 0.80 9.20 42.50 - 7.40 - - - - 1.50 - 0.20 61.60 5.13 42.50Fuente: Senamhi- Estacion Miraflores

Con la informacin pluviogrfica de la estacin Miraflores (Cuadro 2), se determin laprecipitacin mxima 24 horas, haciendo un anlisis comparativo del anlisis detormentas y se determin la curva IDF de diseo.

5.04 CARTOGRAFIASe ha empleado informacin georeferenciada a escala 1/1000,000 del estudio deZonificacin Econmica Ecolgica del Departamento de Piura e imgenes satelitalesGoogle Earth, en el ambiente del Sistema de Informacin Geogrfica- SIG.

Para el modelamiento hidrulico, se utiliz la topografa de un tramo del DrenSechura a lo largo del eje del rio antiguo (1850 m) que comprende el cauce y lallanura de inundacin del sector norte y Oeste de la ciudad de Sechura.

6.00 DESCRIPCION GENERAL DE LA MICROCUENCA

6.01 UBICACIN Y CARACTERISTICA DE LA ZONA DEL PROYECTO


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El proyecto: MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREA DE LOS AA.HH.DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA-PIURA, se ubica en la costa norte del Peru, distrito de Sechura, Provincia deSechura de la Regio Piura.

Geogrficamente el tramo donde se inicia el rio antiguo, a la altura del PuenteSechura se localiza en las coordenadas UTM- Sistema WGS84 siguientes: 520106E,9386383N, a una altitud aproximada de 5 msnm. Asimismo, hidrogrficamente, seencuentra en la parte baja de la cuenca del rio Piura, el cual pertenece a la Vertientedel Pacifico (Figuras 2 y 3).

Figura 2. Macro localizacin de la zona de proyecto


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Figura 3. Micro localizacin del proyecto


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6.02 CLIMATOLOGIAEl clima en el valle de Piura de Piura es variable dependiendo de la cercana al mar.La temperatura media anual en Sechura es de 24C, mientras que en las zonasaledaas de la ciudad de Piura la temperatura media anual es cercana a los 25 C.En general el clima es desrtico y clido con variaciones estacionales,principalmente de la variable temperatura. En el valle la temperatura mximapromedio anual varia espacialmente entre los 29 a 31 C y la temperatura mnimaentre los 19 a 19.5 C.

Las lluvias son escasas, estas se presentan normalmente entre diciembre y marzo,debido principalmente al trasvase de humedad proveniente de la actividad de lluviasen la zona andina de la regin. En promedio las lluvias normales para el valle varianentre los 30 a 70 mm/anuales y excepcionalmente durante los aos de ocurrenciadel Fenmeno del Nio, como el evento 1997-98, el total de lluvias puedensobrepasar los 1000 mm (Ver cuadro 2).

Las lluvias tienen un gradiente de disminucin hacia el litoral. Por esta razn laslluvias ms intensas, incluyendo durante aos de ocurrencia del Fenmeno del Nio,disminuyen cuando mas prximas estn al mar.

Cuadro 3. Temperaturas y precipitaciones medias anuales

Estacion Temperatura C Luvia (mm/anual)Maxima Minima Normal Nio 97-98Miraflores 30.7 19.3 69.5 1857.7San Miguel 30.3 18.8 43.1 1306.4Chusis 28.6 19.1 29.3 1027.4

Fuente. Senamhi- Periodos 1970-2000

6.03 DETERMINACION DE LLUVIAS MAXIMAS EN 24 HORASUtilizando los registros de lluvias mximas mensuales del Cuadro 2, determinamossus parmetros estadsticos:

Cuadro 4. Parmetros estadsticos dePrecipitaciones mximos mensuales

Parmetros EstadsticosParmetros Valor

Media: 80.5756Varianza: 27762.29Desviacin Estndar: 166.62Coeficiente Variacin: 2.0679Coeficiente de Sesgo: 3.7564Coeficiente de Curtosis: 17.0031

Las precipitaciones mximas diarias de la Estacin Miraflores fueron ajustadas a lasdistribuciones tericas ms utilizadas, como son la Log Normal II, Log Normal III, LogPearson Tipo III, Gamma 2 parmetros, Log Gumbel, entre otras.


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Cuadro 5. Distribuciones para diferentes periodos de retorno

TrDistribucin

NORMAL* LOGNORMAL IILOG

NORMAL III GAMMA II GAMMA III*LOG

PEARSON III GUMBEL* LOG GUMBEL

2 27.88 26.83 41.6 25.95 22.06

5 92.5 91.62 132.79 90.16 77.7410 173.23 175.3 210.74 180.2 178.9525 338.14 350.8 319.48 389.47 513.1950 520.82 549.4 404.35 652.08 1121.26

100 768.06 822.62 490.63 1049.11 2435.72200 1095.92 1190.38 577.7 1632.97 5276.18

* El delta tabular mximo es mayor al delta crtico, o los parmetros ordinarios son incorrectos,por lo que los datos no se ajustan a la funcin (prueba de bondad de ajuste Kolmogorov-Smirnov)

Para saber que distribucin terica se ajust mejor a los datos de intensidadescalculadas, se aplic la prueba de bondad de ajuste Kolmogorov-Smirnov. Estaprueba consiste en comparar el mximo valor absoluto de la diferencia D entre lafuncin de distribucin de probabilidad observada Fo(Xm) y la estimada F(Xm).

D = mx F0 (X m ) F (X m ) Con un valor crtico d que depende del nmero de datos y del nivel de significacinseleccionado.

Si D < d, se acepta la hiptesis nulaLos valores del nivel de significacin que se usan normalmente son del 10%, 5% y1%. Para un nivel de significacin de 5%, y para una muestra de n= 41, el valor ded crtico es 0.2124.

Cuadro 6. Pruebas de bondad de ajuste Kolmogorov- SmirnovPara diferentes distribuciones

Se puede observar que el d minimo para las muestras analizadas corresponde a ladistribucin LogPearson tipo III, por lo que se asume estos datos de distribucionesde intensidades mximas mensuales y asumiendo una probabilidad de ocurrencia deprecipitaciones como un promedio de 6 das mensuales, tenemos:

Cuadro 7. Precipitaciones mximas diarias asumidas

TrP maximamensual

(mm)

P maximadiaria inicial

(mm)2 25.95 4.33


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5 90.16 15.0310 180.2 30.0325 389.47 64.9150 652.08 108.68

100 1049.11 174.85200 1632.97 272.16

6.04 ANALISIS DE TORMENTAS- PRECIPITACIONES DE DISEO- CURVAS IDFConociendo la importancia de la hidrologa para los caudales de diseo, se utilizinformacin pluviogrfica, disponible de la ciudad de Piura, dond se determina lasmximas precipitaciones diarias obtenidas entre el ao 1972 y 1998.

Cuadro 8. Precipitaciones mximas diariasentre 1972 y 1998

REGISTROS DE PRECIPITACIONES DIARIAS MAYORES A: 64.91 mm (de 1971 a 2013)

AO Pp (mm/dia) Sin contar con los fenomenos del nio 97-98, asumimos la1972 65.3 Probabilidad de ocurrencia de una max. Precipitacin1983 151.4 de : 107.10 mm/diaria al menos una vez cada1992 107.1 25 aos de retorno, lo que nos da un lapso de ocurrencia de:1998 173.6 3.64 dias al mes de lluvias de mximas intensidades.

Estacion Miraflores(Fuente Senamhi)

Cuadro 9. Precipitaciones mximas diarias de diseo

TrP maximamensual

(mm)

P maximadiaria final

(mm)2 25.95 7.145 90.16 24.79

10 180.2 49.5525 389.47 107.1050 652.08 179.31

100 1049.11 288.49200 1632.97 449.05

Con la precipitacin mxima diaria de diseo, se puede determinar lasprecipitaciones mximas en 24 horas y la curva Intensidad- Duracin- Frecuencia(Curvas IDF), para los distintos periodos de retorno.

EXP. TECNICO: MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA PIURA

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Tr P 24 horas(mm)

1 2 3 4 5 6 8 12 14 16 18 20 22 24 48

0.25 0.31 0.38 0.44 0.5 0.56 0.64 0.73 0.79 0.83 0.87 0.9 0.97 1 1.32

2 7.85 1.96 2.43 2.98 3.45 3.92 4.40 5.02 5.73 6.20 6.52 6.83 7.06 7.61 7.85 10.36

5 27.27 6.82 8.45 10.36 12.00 13.64 15.27 17.45 19.91 21.55 22.64 23.73 24.55 26.45 27.27 36.00

10 54.51 13.63 16.90 20.71 23.98 27.25 30.52 34.89 39.79 43.06 45.24 47.42 49.06 52.87 54.51 71.95

25 117.81 29.45 36.52 44.77 51.84 58.91 65.97 75.40 86.00 93.07 97.78 102.49 106.03 114.28 117.81 155.51

50 197.25 49.31 61.15 74.95 86.79 98.62 110.46 126.24 143.99 155.82 163.71 171.60 177.52 191.33 197.25 260.37

100 317.34 79.34 98.38 120.59 139.63 158.67 177.71 203.10 231.66 250.70 263.39 276.09 285.61 307.82 317.34 418.89

200 493.95 123.49 153.13 187.70 217.34 246.98 276.61 316.13 360.59 390.22 409.98 429.74 444.56 479.14 493.95 652.02

Tr

I (mm/hr)

1 2 3 4 5 6 8 12 14 16 18 20 22 24 48

2 1.9624 1.2167 0.9943 0.8635 0.7850 0.7326 0.6280 0.4775 0.4429 0.4072 0.3794 0.3532 0.3461 0.3271 0.2159

5 6.8181 4.2272 3.4545 3.0000 2.7272 2.5454 2.1818 1.6591 1.5389 1.4148 1.3182 1.2273 1.2025 1.1363 0.7500

10 13.6271 8.4488 6.9044 5.9959 5.4508 5.0874 4.3607 3.3159 3.0758 2.8276 2.6346 2.4529 2.4033 2.2712 1.4990

25 29.4525 18.2606 14.9226 12.9591 11.7810 10.9956 9.4248 7.1668 6.6479 6.1114 5.6942 5.3015 5.1944 4.9088 3.2398

50 49.3116 30.5732 24.9845 21.6971 19.7246 18.4097 15.7797 11.9992 11.1303 10.2322 9.5336 8.8761 8.6968 8.2186 5.4243

100 79.3358 49.1882 40.1968 34.9078 31.7343 29.6187 25.3875 19.3050 17.9072 16.4622 15.3383 14.2804 13.9919 13.2226 8.7269

200 123.4885 76.5628 62.5675 54.3349 49.3954 46.1024 39.5163 30.0489 27.8731 25.6239 23.8744 22.2279 21.7789 20.5814 13.5837

Cuadro 10. Datos para curva I-D-F por el mtodo de coeficientes(Manual de Bajo Volumen de Transito- MTC)


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Fig. 4. CURVA I-D-F (Metodo de Coeficientes- MTC)

0.0000

20.0000

40.0000

60.0000

80.0000

100.0000

120.0000

140.0000

0 10 20 30 40 50 60

Tr= 2 aos

Tr= 5 aos

Tr= 10 aos

Tr= 25 aos

Tr= 50 aos

Tr= 100 aos

Tr= 200 aos


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6.05 CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICAS DEL SISTEMA HIDROGRAFICOEl sistema hidrolgico de inters en el proyecto (Figura 6) est constituido por laconfluencia del Dren Sechura y el Dren 1308, cuyas aguas desembocan en el rioantiguo, y aguas abajo a travs del manglar de San Pedro y San Pablo desembocaen el Ocano Pacifico. La zona de influencia del proyecto se encuentra situado en laparte baja de la cuenca del rio Piura. Las caractersticas fisiogrficas de esta zona(figura 7) indican el predominio de un valle amplio en el rea de drenaje de lascorrientes de agua en estudio, asi como depsitos elicos en la zona especfica delproyecto.

Los lmites de la cuenca del Dren Sechura, estn definidos por las divisorias de aguaimpuestas por la obras de defensa, las caractersticas fisiogrficas y de acuerdo alsistema de drenaje1 de riego. Para delimitar la cuenca del Dren Sechura y dren 1308se tomaron en cuenta las obras de defensa riberea sobre el rio Piura y las reas decultivo del valle que aportan escorrenta segn el sistema de drenaje agrcolaactualmente existente.

Para definir la longitud del cauce principal se consider la longitud del cauce alcentro de gravedad de la cuenca. La cuenca del Dren Sechura y Dren 1308 para elpresente proyecto tienen las siguientes caractersticas:

Cuadro 11. Parmetros geomorfolgicos cuencasDren Sechura y Dren 1308

Parametros Variable UnidadCuencaDren

SechuraCuenca

Dren 1308Superficie total de drenaje Ad Km2 215.10 211.60Perimetro P Km 178.40 168.90Desnivel total Ht m 27 27Pendiente Media del cursoprincipal Ic m/m 0.00081 0.00074

Longitud del cauce principal Lp Km 33.50 36.30Longitud del Dren Ld Km 52.00 54.40

Coeficiente de compacidad K 3.405 3.251Ancho medio Am Km 6.420 5.820Factor de forma F 0.191 0.160

1 Mapa del sistema de Drenaje del Valle del Bajo Piura. Obra de la segunda etapa- Proyecto Especial Chira-Piura.


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Figura 6. Cuencas hidrogrficas de la Regin Piura


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Figura 7. Cuencas hidrogrficas Dren Sechura- Dren 1308


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6.06 CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS Y USO DEL SUELOLa Cuenca del ro Piura presenta dos zonas fisiogrficas bien diferenciadas: i) Por unlado est el Desierto de Sechura, constituido por terrenos de relieve plano, surcadopor el Valle del ro Piura que desemboca en el Ocano Pacfico. En la parte Noroestedestacan los Cerros de Asperrera y los Macizos de Paita con elevaciones de hastade 390 msnm, y en la parte Noreste otro cordn de cerros de edad Pre-Terciaria. ii)Por otro, la parte oriental de la cuenca se caracteriza por presentar un relievegradualmente abrupto hacia el este, inicindose con promontorios de 200 msnm queascienden hasta los 3 644 msnm en el macizo de la Cordillera Occidental.

Figura 8. Mapa Geomorfolgico del mbito de laCuenca Chira- Piura

En la Figura N8 se observan las distintas unidades geomorfolgicas de la regin, delas cuales ahondaremos las caractersticas principales de la zona en estudio, enespecial en la parte baja de la cuenca del Rio Piura que est contemplada por unaamplia planicie fluvial con varios con valles amplios y estrechos, rodeado dedepsitos elicos.

Tres unidades geomorfolgicas o fisiogrficas son claramente visibles yperfectamente definidas dentro del mbito del desierto costero: los valles aluvialesirrigados; las planicies o terrazas costeras; y el conjunto de cerros, colinas y lomasbajas, asi como los ramales de la porcin inferior del flanco occidental andino queirrumpen hacia el mar. Cada una de estas unidades geomrficas agrupa suelosdisimiles en morfologa, estado de desarrollo y vocacin agrcola.

La Fig. 9, detalla que los suelos en el Valle del Bajo Piura son fluvisoles. La


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distribucin de estos suelos a lo largo de los valles es, por lo general, complejo yheterognea, presentando un patrn intrincado en base al discurrimiento variables yde carcter torrencial que tipifica a los ros del desierto costero. Por lo general lossuelos superficiales y gruesos se ubican en la cabecera del valle, donde el relievetopogrfico es variado y mucho ms movido y el acumulamiento gravo pedregososuperficial constituye un rasgo fsico dominante. Los segundos, es decir, aquellos denaturaleza fina y profundos, ocupan la parte central y baja de la llanura aluvional.

Figura 9. Mapa de uso de suelo en laCuenca Piura

Cuadro 12. Usos de suelo en cuenca PiuraUSOS DE SUELO EN CUENCA DEL RIO PIURA

SMBOLO DESCRIPCIN REA(ha)% DEL

TOTAL SN(II) SN(II)x %

A2s(r)-C3s(r)Cultivos en limpio, calidad agrolgica media, cultivospermanentes, calidad agrolgica baja, limitacin porsuelo, requieren riego.

6,966.51 0.70% 62.00 0.43

A1(r)-C2s(r)Cultivos en limpio, calidad agrolgica alta, cultivospermanentes, calidad agrolgica media, limitacin porsuelo, requieren riego.

49,080.05 4.93% 62.00 3.06

A3sc-P1sc-Xs Cultivos en limpio, calidad agrolgica baja. Pastos,calidad agrolgica 363.77 0.04% 39.00 0.01


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P3se(t)-F3se-Xse

Pastoreo temporal-forestales-proteccin. Calidadagrolgica baja. Limitacin por suelo y erosin 259,990.20 26.12% 68.00 17.76

P3s(t)-Xse Pastoreo temporal, calidad agrolgica. Proteccin,limitacin por suelo. 147,015.73 14.77% 49.00 7.24

Pob Poblado 916.84 0.09% 30.00 0.03

Xse-F3se-P2seProteccin-Forestales, calidad agrolgica baja.Pastoreo, calidad agrolgica media, limitacin porsuelo y erosin.

59,537.53 5.98% 25.00 1.50

Xse-C3se(r)-A3se(r)

Proteccin-Pastoreo temporal-forestales, calidadagrolgica baja. limitacin por suelo 122,165.30 12.27% 25.00 3.07

F3se-P3se-Xse Forestales-Pastoreo-Proteccin, calidad agrolgicabaja, limitacin por suelo y erosin 19,682.36 1.98% 45.00 0.89

Xse Proteccin (limitacin por suelo y erosin) 128,488.96 12.91% 76.00 9.81

Xse-Pese(t)-A3se(r)

Proteccin-Pastos temporales-Cultivos en limpio,calidad agrolgica 121,791.04 12.23% 62.00 7.59

P3sec-Xse Pastoreo temporal, calidad agrolgica baja-proteccin.Limitacin por suelo y erosin 3,197.35 0.32% 62.00 0.20

Xse-F2se Proteccin-forestales, calidad agrolgica media,limitacin por suelo y erosin 49.25 0.00% 62.00 0.00

Xse-F3se Proteccin-forestales, calidad agrolgica media,limitacin por suelo y erosin 76,217.97 7.66% 25.00 1.91

TOTAL 995,462.86 100.00% 53.49

El cuadro 12, nos muestra el uso de suelo en toda la cuenca Piura, y utilizando latabla para nmeros de curva de escorrenta para usos selectos de tierra agrcola,suburbana y urbana (condiciones de antecedentes de humedad II, Is=0.20S), de labibliografa de Hidrologia Aplicada de Ven te Chow, es que se ha tratado de hallar unponderado del uso de suelo promedio en toda la cuenca Piura, que podramosaplicar en nuestra zona de proyecto.

7.00 MODELAMIENTO HIDROLOGICO

7.01 CARACTERISTICAS PRINCIPALES Y APORTESNo existen aforos en los drenes en estudio. Se ha llegado a reportar un caudalmedido cercano de 98 m3/seg en la Quebrada Pajarito, altura del puente LasMonjas, en Marzo 1998 (ao Nio). El cuadro 13, algunas caractersticas de losdrenes Sechura y 1308, asi como los aportes adicionales al sistema hidrolgico del


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Dren Sechura, durante eventos de lluvias extraordinarias.

Cuadro 13. Caractersticas de drenes y aportesCuencas Quebradas

ParametrosVariable

Unidad

CuencaDren

SechuraCuenca

Dren 1308QuebradaPajarito

Quebradaseca A

Quebrada seca B

Quebrada seca C

Superficie total dedrenaje Ad

Km2 215.10 211.60 59.40 81.60 21.30 8.20

Perimetro P Km 178.40 168.90 128.70 250.50 64.10 19.10Desnivel total Ht m 27 27 52 125 75 50Pendiente Media delcurso principal Ic

m/m 0.00081 0.00074 0.00271 0.00525 0.00539 0.00925

Longitud del cauceprincipal Lp Km 33.50 36.30 19.20 23.80 13.90 5.40Longitud del Dren Ld Km 52.00 54.40Factor de cuencaCoeficiente decompacidad K 3.405 3.251Ancho medio Am Km 6.420 5.820Factor de forma F 0.191 0.160

Figura 10. Dren Sechura


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Figura 11. Dren Sechura 1308

7.02 CAUDALES DE DISEO DE CUENCAS PRINCIPALES Y APORTES

7.02.01 PRECIPITACIONES TOTALES

Los modelos permiten relacionar las intensidades mximas anuales y su probabilidadde excelencia, cuyo reciproco corresponde al periodo de retorno (Tr) en aos. En elcuadro 10 y Figura 4, nos permitimos apreciar los valores de la curva IDF utilizandolos coeficientes de acuerdo al Manual de Diseo se Carreteras Pavimentadas seBajo Volumen de Transito del MTC. En este caso nos permitiremos utilizar lasintensidades mximas de acuerdo a la metodologa de Dick Peschke (Guevara,1991) que relaciona la duracin de la tormenta con la precipitacin mxima en 24horas.

Dnde:Pd= precipitacin total (mm)d= duracin en minutosP24h= Precipitacin mxima en 24 horas (mm)


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Tr P 24 horas(mm)

10 15 30 60 120 180 240 300 360 420 480

0.29 0.32 0.38 0.45 0.54 0.59 0.64 0.68 0.71 0.73 0.76

2 7.85 2.28 2.51 2.98 3.53 4.24 4.63 5.02 5.34 5.57 5.73 5.97

5 27.27 7.91 8.73 10.36 12.27 14.73 16.09 17.45 18.55 19.36 19.91 20.73

10 54.51 15.81 17.44 20.71 24.53 29.43 32.16 34.89 37.07 38.70 39.79 41.43

25 117.81 34.16 37.70 44.77 53.01 63.62 69.51 75.40 80.11 83.65 86.00 89.54

50 197.25 57.20 63.12 74.95 88.76 106.51 116.38 126.24 134.13 140.04 143.99 149.91

100 317.34 92.03 101.55 120.59 142.80 171.37 187.23 203.10 215.79 225.31 231.66 241.18

200 493.95 143.25 158.07 187.70 222.28 266.74 291.43 316.13 335.89 350.71 360.59 375.40

Tr

I (mm/hr)

10 15 30 60 120 180 240 300 360 420 480

2 13.6582 10.0474 5.9657 3.5323 2.1194 1.5437 1.2559 1.0675 1.1146 1.1460 1.1931

5 47.4538 34.9086 20.7270 12.2725 7.3635 5.3636 4.3636 3.7090 3.8727 3.9818 4.1454

10 94.8445 69.7707 41.4263 24.5288 14.7173 10.7200 8.7213 7.4131 7.7402 7.9582 8.2853

25 204.9894 150.7968 89.5356 53.0145 31.8087 23.1693 18.8496 16.0222 16.7290 17.2003 17.9071

50 343.2087 252.4754 149.9072 88.7609 53.2565 38.7918 31.5594 26.8255 28.0090 28.7980 29.9814

100 552.1771 406.1993 241.1808 142.8044 85.6827 62.4108 50.7749 43.1587 45.0627 46.3321 48.2362

200 859.4797 632.2609 375.4049 222.2792 133.3675 97.1443 79.0326 67.1777 70.1414 72.1173 75.0810

Cuadro 14. Datos para curva I-D-F mediante la metodologaDe Dick Peschke (Guevara, 1911)


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Fig. 12. CURVA I-D-F (Mtodo de Dick Peschke)

0.0000

100.0000

200.0000

300.0000

400.0000

500.0000

600.0000

700.0000

800.0000

900.0000

1000.0000

0 100 200 300 400 500 600

Tr= 2 aos

Tr= 5 aos

Tr= 10 aos

Tr= 25 aos

Tr=50 aos

Tr=100 aos

Tr= 200 aos


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En el cuadro 14 y figura 12, se muestran las diversas intensidades (mm/hr) paradiferentes duraciones (min) y periodo de retorno (aos) para una serie de datos(1972-2013) de la Estacin de Miraflores- Piura.

7.02.02 PRECIPITACIN EXCEDENTE O ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

Cuando se produce una lluvia, una parte inicial de esta es retenida; en la coberturavegetal, como intercepcin y en las depresiones del terreno, como almacenamientosuperficial. Al continuar la lluvia, el suelo se cubre de una delgada capa de agua,conocida como detencin superficial y escorrenta superficial. Inmediatamentedebajo de la superficie, tiene lugar la escorrenta subsuperficial; las dos escorrentas,la superficial y la subsuperficial, constituyen la escorrenta directa.

La infiltracin, viene a ser el paso del agua a travs de la superficie del suelo hacia elinterior de la tierra; la percolacin, es el movimiento del agua dentro del suelo;ambos fenmenos, la infiltracin y la percolacin, estn muy relacionados, estoocurre porque la primera no puede continuar sino no se da la segunda. El aguainfiltrada en exceso, de la escorrenta subsuperficial, puede formar parte del aguasubterrnea, la que eventualmente puede llegar a los cursos del agua.

Generalmente, constituye una preocupacin, la obtencin de la escorrenta directa,entendindose esta como una lluvia especfica en un determinado lugar.

Por la presencia de los fenmenos de infiltracin y percolacin, el agua de lluviallega hasta el nivel del agua subterrnea, pero no a un ritmo constante. La tasa deinfiltracin disminuye a medida que progresa la tormenta, dado que se van llenandolos espacios capilares del suelo.

La capacidad de infiltracin, viene a ser la tasa mxima a la cual puede penetraragua a un suelo, en un rea dada y, con una tasa de abastecimiento suficiente. Alinicio de una tormenta es mxima y, se aproxima a una tasa mnima a medida que elsuelo se satura. El valor lmite est controlado por la permeabilidad del suelo.

Existen diversas frmulas para determinar la infiltracin, la mayor parte de ellassealan que la capacidad de infiltracin es una funcin exponencial del tiempo.

La forma de obtener la escorrenta directa, por separacin en el histograma, esaparentemente sencilla. En primer lugar, se necesita de una estacin conpluvigrafo; en segundo lugar, el suelo de la cuenca no es homogneo; y en tercerlugar, la determinacin de la retencin presenta ciertas complicaciones.

7.02.03 FACTORES DE LA INFILTRACIN

La capacidad de infiltracin depende de muchos factores: tipo de suelo, contenido demateria orgnica, contenido de humedad, cobertura vegetal y, poca del ao.

De todas las caractersticas del suelo, que afectan la infiltracin, la porosidad esprobablemente la ms importante. La porosidad, define la capacidad dealmacenamiento y, tambin influye en la resistencia al flujo. La infiltracin, tiende aaumentar con el aumento de la porosidad.


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DE SECHURA

El incremento del contenido de materia orgnica, tiende a incrementar la capacidadde infiltracin, debido principalmente al aumento que produce en la porosidad.

La infiltracin, para un mismo tipo de suelo, es menor en un suelo hmedo que en unsuelo seco y, esta disminucin es ms notoria en los momentos iniciales.

El efecto de la cobertura vegetal, en la capacidad de infiltracin, es difcilmentedeterminable, puesto que tambin influye en la intercepcin. La presencia devegetacin, incrementa la capacidad de infiltracin; esto lo podemos corroborar atravs de una comparacin con un suelo desnudo. Esto obedece a que: retarda elflujo de superficie, dando al agua ms tiempo para que penetre en el suelo; lossistemas de races hacen al suelo ms permeable; el follaje protege al suelo de laerosin causada por las gotas de agua y, disminuye la compactacin de la superficiedel suelo.

7.02.04 PRECIPITACION EFECTIVA

7.02.04.01 Mtodo de Abstracciones del SCS (SOIL CONSERVATIONSERVICE)

El Servicio de Conservacin de Suelos (Soil Conservation Service) de los EstadosUnidos desarroll un mtodo para calcular las abstracciones de la precipitacin deuna tormenta. Para la tormenta como un todo, la profundidad de exceso deprecipitacin o escorrenta directa Pe es siempre menor o igual a la profundidad deprecipitacin P; de manera similar, despus de que la escorrenta se inicia, laprofundidad adicional del agua retenida en la cuenca Fa es menor o igual a algunaretencin potencial mxima S; como se aprecia en la Figura 13.

Fig. 13 Mtodo de abstracciones del SCS

Existe una cierta cantidad de precipitacin Ia (Abstraccin inicial antes delencharcamiento) para la cual no ocurrir escorrenta, luego la escorrenta potenciales la diferencia entre P e Ia. La hiptesis del mtodo del SCS consiste en que lasrelaciones de las dos cantidades reales y las dos cantidades potenciales son iguales,es decir:

a

ea

IPP

SF

=


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DE SECHURA

Del principio de continuidad: aae FIPP ++=

Combinando estas dos ecuaciones, Pe resulta: SIPIP

Pa

a

e +

=

2)(

La cual es la ecuacin bsica para el clculo de la profundidad de exceso deprecipitacin o escorrenta directa de una tormenta utilizando el mtodo SCS. Alestudiar los resultados obtenidos para muchas cuencas experimentales pequeas,se desarroll una relacin emprica:

SI a 2,0=

Con base en esto, se tiene que:

( )SPSPPe 8,0

2,0 2

+

=

ImplementacinAl representar en grficas la informacin de P y Pe para muchas cuencas, el SCSencontr curvas. Para estandarizar estas curvas, se define un nmero adimensionalde curva CN, tal que 1000 CN . Para superficies impermeables y superficies deagua CN = 100; para superficies naturales CN


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DE SECHURA

Grupo B: Suelos poco profundos depositados por el viento y marga arenosa.Grupo C: Margas arcillosas, margas arenosas poco profundas, suelos con bajo

contenido orgnico y suelos con altos contenidos de arcilla.Grupo D: Suelos que se expanden significativamente cuando se mojan, arcillas

altamente plsticas y ciertos suelos salinos.

Los valores de CN para varios tipos de usos de suelos se dan en Cuadro 16. Parauna cuenca hecha de varios tipos y usos de suelos se puede calcular un CNcompuesto (ver Cuadro 12).

Cuadro 16. Nmeros de curva de escorrenta para usos selectos de suelo agrcola, urbana ysuburbana (Condiciones antecedentes de humedad AMC (II), Ia =0,2 S)

A B C Dbaldo filas rectas no aplicable 77 86 91 94

general sin tratamientosde conservacin no disponible 72 81 88 91

pobre 72 81 88 91bueno 67 78 85 89pobre 70 79 84 88bueno 65 75 82 86pobre 66 74 80 82bueno 62 71 78 81

general con tratamientosde conservacin no disponible 62 71 78 81

pobre 65 76 84 88bueno 63 75 83 87pobre 63 74 82 85bueno 61 73 81 84pobre 61 72 79 82bueno 59 70 78 81

grano cerrado filas rectas pobre 66 77 85 89filas rectas bueno 58 72 81 85

pobre 64 75 83 85bueno 55 69 78 83pobre 63 73 80 83bueno 51 67 76 80pobre 68 79 86 89

aceptable 49 69 79 84bueno 39 61 74 80pobre 47 67 81 88

aceptable 25 59 75 83bueno 6 35 70 79

Vegas de rosy praderas bueno 30 58 71 78

troncos delgados,cubierta pobre,

sin hierbaspobre 45 66 77 83

aceptable 36 60 73 79bueno 25 55 70 77

Haciendas 59 74 82 86pavimentados con

cunetas yalcantarillados1

95 95 95 95

superficie dura 74 84 90 92grava 76 85 89 91tierra 72 82 87 89

csped, parques,campos de golf,cementerios, etc.

bueno (cubiertode pasto 75%+) 39 61 74 80

aceptable (cubiertode pasto 50% - 75%) 49 69 79 84

reas comercialesde negocios 85% impermeables 89 92 94 95

Distritos industriales 72% impermeables 81 88 91 931/8 acre o menos 65% impermeable 77 85 90 92

1/4 acre 38% impermeable 61 75 83 871/3 acre 30% impermeable 57 72 81 861/2 acre 25% impermeable 54 70 80 851 acre 65% impermeable 51 68 79 84

Parqueadorespavimentados,techos, accesos, etc.

95 95 95 95

no disponibleResidencial

no disponibleCalles y carreteras

reas abiertas

filas rectas

Bosques

en contorno

en contorno y terraza

Pastizales o campode animales

en contorno

Tierra cultivada

cultivos en filas

granos pequeos

grano cerrado: legumbres o pradera de rotacin


en contorno

Grupo hidrolgico de sueloDescripcin del usode la tierra

Detalles dela descripcin

Tratamientoo uso

Condicinhidrolgico

en contorno


filas rectas


Pgina29


DE SECHURA

7.02.05 ESTIMACION DE CAUDALES

7.02.05.01 Mtodo del Hidrograma unitario

El hidrograma es un grfico que muestra la variacin en el tiempo de algunainformacin hidrolgica; siendo el hidrograma unitario de una cuenca, el hidrogramade escorrenta directa que se producira en la salida de la cuenca si sobre ella seprodujera una precipitacin neta unidad de una duracin determinada (por ejemplo, 1mm. durante 1 hora).

El hidrograma unitario es el mtodo lineal propuesto por Sherman en 1932, como unhidrograma tpico para la cuenca. Se denomina unitario puesto que, el volumen deescorrenta bajo el hidrograma se ajusta generalmente a 1 cm ( 1 pulg).

El hidrograma unitario se puede considerar como un impulso unitario en un sistemalineal. Por lo tanto es aplicable el principio de superposicin; 2 cm de escorrentaproducirn un hidrograma con todas las ordenadas dos veces ms grandes queaquellas del hidrograma unitario, es decir, la suma de dos hidrogramas unitarios.

7.02.05.02 Hidrograma sintetico triangular del SCS

Adems de los hidrogramas naturales, existen hidrogramas sintticos que sonsimulados, artificiales y se obtienen usando las caractersticas fisiogrficas yparmetros de la cuenca de inters. Su finalidad es representar o simular unhidrograma representativo del fenmeno hidrolgico de la cuenca, para determinar elcaudal pico para disear. Uno de los mtodos ms utilizados, es el hidrogramasintetico triangular del SCS.

Con base en la revisin de un gran nmero de HU, el SCS sugiere este hidrogramadonde el tiempo est dado en horas y el caudal en m3/s.cm. El volumen generadopor la separacin de la lluvia en neta y abstracciones es propagado a travs del romediante el uso del hidrograma unitario.

El tiempo de recesin, tr, puede aproximarse a:

tr= 1.67 Tp

Como el rea bajo el HU debe ser igual a una escorrenta de 1 cm, puededemostrarse que:

Donde:A: es el rea de drenaje en km2.Tp: tiempo de ocurrencia del pico en horas.

Adicionalmente, un estudio de muchas cuencas ha demostrado que:

tp= 0.6 tc

Dnde:tp: tiempo de retardo (h), entre el centroide del hietrograma y el pico de caudal.


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DE SECHURA

tc: tiempo de concentracin de la cuenca (horas).

Formula Temez:

tc = 0.3 L 0.75S 0.25

Dnde:L: Longitud del cauce principal (km), desde la parte ms alta hasta la seccin decontrol.S: Pendiente del cauce principal (m/m)

El tiempo de ocurrencia del pico, Tp, puede expresarse como:

Dnde:D: duracin de la lluvia (h)

Figura 14. Hidrograma Unitario Triangular del SCS.

Este mtodo es recomendable tan solo para cuencas de hasta a 30 Km2. Es muyusado en cuencas sin muchos datos hidrolgicos.

7.02.05.03 Procesamiento de la informacin

Contando con la lluvia efectiva, el caudal mximo (m3/s), ser el producto del caudalunitario (m3/s.cm), por la lluvia efectiva (mm):

ep PqQ .max =


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DE SECHURA

Cuadro 17. Resultados para hidrograma unitario de cuencas principales y aportes

Cuencas Quebradas

ParametrosVariable

Unidad

CuencaDren

Sechura

CuencaDren1308

QuebradaPajarito

Quebrada seca A

Quebrada seca B

Quebrada seca C

Superficie total dedrenaje Ad Km2 215.10 211.60 59.40 81.60 21.30 8.20Perimetro P Km 178.40 168.90 128.70 250.50 64.10 19.10Desnivel total Ht m 27 27 52 125 75 50Pendiente Media delcurso principal Ic m/m 0.00081 0.00074 0.00271 0.00525 0.00539 0.00925Longitud del cauceprincipal Lp Km 33.50 36.30 19.20 23.80 13.90 5.40Longitud del Dren Ld Km 52.00 54.40Hidrograma unitarioTiempo deconcentracion (Temez) tc horas 15.87 17.14 8.34 8.65 5.75 2.56Tiempo de retardo tp horas 9.52 10.29 5.00 5.19 3.45 1.53Tiempo de ocurrencia Tp horas 10.02 10.79 5.50 5.69 3.95 2.03Tiempo de recesion tr horas 16.74 18.01 9.19 9.50 6.60 3.40Tiempo total T horas 26.76 30.08 14.69 15.87 10.55 5.67

Caudal pico qpm3/seg.cm 44.64 40.81 22.46 29.83 11.22 8.38

Abstracciones (metodo SCS)Numero de curva deescorrentia- Normal

CN(II) 53.49 53.49 53.49 53.49 53.49 53.49

Numero de curva deescorrentia- Humeda

CN(III) 73 73 73 73 73 73

Retencion PotencialMaxima S mm 93.9 93.9 93.9 93.9 93.9 93.9Abstraccion inicial Ia mm 18.79 18.79 18.79 18.79 18.79 18.79


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DE SECHURA

Figura 15. Hietograma de precipitaciones.

a) Cuenca Dren Sechura

Figura 16. Hidrograma Unitario de Cuenca Dren Sechura.

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

15 30 60 120 180 240 300

Precip

itacio

n (mm

)

Tiempo (minutos)

HIETROGRAMA DE PRECIPITACIONESIntensidad Total

Intensidad efectiva

0.005.00

10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00

0 10.02 26.76

q (m3

/seg.c

m)

Tiempo (horas)

Hidrograma Unitario


Pgina33


DE SECHURA

T (hrs)q (m3/seg.cm) 0.00 1.11 0.31 0.68 0.89 1.25 0.74 0.76 0.62 Q (m3/seg)

0 0.00 0.00 0.001 4.45 0.00 0.00 0.002 8.91 0.00 4.97 0.00 4.973 13.36 0.00 9.93 1.36 0.00 11.304 17.82 0.00 14.90 2.73 3.03 0.00 20.665 22.27 0.00 19.86 4.09 6.06 3.94 0.00 33.966 26.73 0.00 24.83 5.46 9.09 7.89 5.56 0.00 52.837 31.18 0.00 29.80 6.82 12.12 11.83 11.13 3.28 0.00 74.988 35.64 0.00 34.76 8.19 15.15 15.78 16.69 6.56 3.39 0.00 100.529 40.09 0.00 39.73 9.55 18.18 19.72 22.26 9.84 6.78 2.78 128.84

10 44.55 0.00 44.69 10.92 21.21 23.67 27.82 13.12 10.16 5.56 157.1511 42.03 0.00 49.66 12.28 24.24 27.61 33.39 16.40 13.55 8.34 185.4712 39.37 0.00 46.86 13.65 27.27 31.56 38.95 19.67 16.94 11.11 206.0213 36.70 0.00 43.89 12.88 30.30 35.50 44.51 22.95 20.33 13.89 224.2614 34.03 0.00 40.91 12.06 28.59 39.45 50.08 26.23 23.72 16.67 237.7115 31.36 0.00 37.94 11.24 26.78 37.22 55.64 29.51 27.11 19.45 244.8916 28.70 0.00 34.96 10.43 24.97 34.86 52.50 32.79 30.49 22.23 243.2317 26.03 0.00 31.99 9.61 23.15 32.50 49.17 30.94 33.88 25.01 236.2518 23.36 0.00 29.02 8.79 21.34 30.13 45.84 28.98 31.97 27.79 223.8619 20.69 0.00 26.04 7.97 19.52 27.77 42.51 27.01 29.94 26.22 207.0020 18.03 0.00 23.07 7.16 17.71 25.41 39.18 25.05 27.91 24.56 190.0421 15.36 0.00 20.10 6.34 15.89 23.05 35.84 23.09 25.88 22.89 173.0822 12.69 0.00 17.12 5.52 14.08 20.69 32.51 21.12 23.86 21.23 156.1323 10.02 0.00 14.15 4.71 12.26 18.32 29.18 19.16 21.83 19.56 139.1724 7.36 0.00 11.18 3.89 10.45 15.96 25.85 17.20 19.80 17.90 122.2225 4.69 0.00 8.20 3.07 8.63 13.60 22.52 15.23 17.77 16.24 105.2626 2.02 0.00 5.23 2.25 6.82 11.24 19.19 13.27 15.74 14.57 88.3127 0.00 0.00 2.25 1.44 5.00 8.88 15.85 11.31 13.71 12.91 71.3528 0.00 0.62 3.19 6.51 12.52 9.34 11.68 11.24 55.1129 0.00 1.38 4.15 9.19 7.38 9.65 9.58 41.3330 0.00 1.79 5.86 5.42 7.62 7.92 28.6031 0.00 2.53 3.45 5.60 6.25 17.8332 0.00 1.49 3.57 4.59 9.6433 0.00 1.54 2.93 4.4634 0.00 1.26 1.2635 0.00 0.00

Cuadro 18. Convolucin de datos para cuenca del dren Sechura


Pgina34


DE SECHURA

Figura 17. Hidrograma Resultante para un Tr=50 aos.Cuenca Dren Sechura

b) Cuenca Dren 1308

Figura 18. Hidrograma Unitario de Cuenca Dren 1308.

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Q (m3

/seg)

Horas

Hidrograma de diseo

0.005.00

10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.00

0 10.79 30.08

q (m3

/seg.c

m)

Tiempo (horas)

Hidrograma Unitario


Pgina35


DE SECHURA

T (hrs) q (m3/seg.cm) 0.00 1.11 0.31 0.68 0.89 1.25 0.74 0.76 0.62 Q (m3/seg)0 0.00 0.00 0.001 3.78 0.00 0.00 0.002 7.57 0.00 4.22 0.00 4.223 11.35 0.00 8.44 1.16 0.00 9.604 15.13 0.00 12.65 2.32 2.57 0.00 17.555 18.92 0.00 16.87 3.48 5.15 3.35 0.00 28.856 22.70 0.00 21.09 4.64 7.72 6.70 4.73 0.00 44.877 26.49 0.00 25.31 5.80 10.30 10.05 9.45 2.79 0.00 63.698 30.27 0.00 29.53 6.96 12.87 13.40 14.18 5.57 2.88 0.00 85.389 34.05 0.00 33.74 8.11 15.44 16.75 18.90 8.36 5.76 2.36 109.43

10 37.84 0.00 37.96 9.27 18.02 20.10 23.63 11.14 8.63 4.72 133.4811 40.35 0.00 42.18 10.43 20.59 23.45 28.36 13.93 11.51 7.08 157.5312 38.24 0.00 44.99 11.59 23.16 26.80 33.08 16.71 14.39 9.44 180.1713 36.12 0.00 42.63 12.36 25.74 30.15 37.81 19.50 17.27 11.80 197.2514 34.01 0.00 40.27 11.72 27.45 33.50 42.53 22.28 20.14 14.16 212.0615 31.89 0.00 37.91 11.07 26.01 35.73 47.26 25.07 23.02 16.52 222.5916 29.78 0.00 35.55 10.42 24.57 33.86 50.41 27.85 25.90 18.88 227.4417 27.66 0.00 33.20 9.77 23.13 31.99 47.76 29.70 28.78 21.24 225.5818 25.55 0.00 30.84 9.12 21.70 30.11 45.12 28.15 30.69 23.60 219.3319 23.43 0.00 28.48 8.48 20.26 28.24 42.48 26.59 29.08 25.17 208.7820 21.32 0.00 26.12 7.83 18.82 26.37 39.84 25.03 27.47 23.85 195.3421 19.20 0.00 23.77 7.18 17.38 24.50 37.20 23.48 25.87 22.53 181.8922 17.09 0.00 21.41 6.53 15.94 22.62 34.55 21.92 24.26 21.21 168.4523 14.97 0.00 19.05 5.88 14.50 20.75 31.91 20.36 22.65 19.89 155.0024 12.86 0.00 16.69 5.24 13.06 18.88 29.27 18.81 21.04 18.58 141.5625 10.74 0.00 14.33 4.59 11.62 17.00 26.63 17.25 19.43 17.26 128.1226 8.63 0.00 11.98 3.94 10.19 15.13 23.99 15.69 17.82 15.94 114.6727 6.51 0.00 9.62 3.29 8.75 13.26 21.34 14.14 16.21 14.62 101.2328 4.40 0.00 7.26 2.64 7.31 11.39 18.70 12.58 14.61 13.30 87.7829 2.28 0.00 4.90 2.00 5.87 9.51 16.06 11.02 13.00 11.98 74.3430 0.17 0.00 2.55 1.35 4.43 7.64 13.42 9.46 11.39 10.66 60.8931 0.00 0.00 0.19 0.70 2.99 5.77 10.78 7.91 9.78 9.34 47.4532 0.00 0.05 1.55 3.89 8.14 6.35 8.17 8.02 36.1833 0.00 0.11 2.02 5.49 4.79 6.56 6.70 25.6934 0.00 0.15 2.85 3.24 4.95 5.38 16.5735 0.00 0.21 1.68 3.35 4.06 9.3036 0.00 0.12 1.74 2.74 4.6037 0.00 0.13 1.42 1.5538 0.00 0.10 0.1039 0.00 0.00

Cuadro 19. Convolucin de datos para cuenca del dren 1308


Pgina36


DE SECHURA

Figura 19. Hidrograma Resultante para un Tr=50 aos.Cuenca Dren 1308

c) Cuenca Quebrada Pajarito

Figura 20. Hidrograma Unitario de Quebrada Pajarito.

-50.00

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Q (m3

/seg)

Horas

Hidrograma de diseo - Dren 1308

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0 5.50 14.69

q (m3

/seg.c

m)

Tiempo (horas)

Hidrograma Unitario


Pgina37


DE SECHURA

T (hrs) q (m3/seg.cm) 0.00 1.11 0.31 0.68 0.89 1.25 0.74 0.76 0.62 Q (m3/seg)0 0.00 0.00 0.001 4.08 0.00 0.00 0.002 8.17 0.00 4.55 0.00 4.553 12.25 0.00 9.10 1.25 0.00 10.354 16.33 0.00 13.65 2.50 2.78 0.00 18.935 20.41 0.00 18.21 3.75 5.55 3.62 0.00 31.136 21.24 0.00 22.76 5.00 8.33 7.23 5.10 0.00 48.427 18.80 0.00 23.68 6.25 11.11 10.85 10.20 3.01 0.00 65.098 16.35 0.00 20.95 6.51 13.89 14.46 15.30 6.01 3.11 0.00 80.229 13.91 0.00 18.23 5.76 14.45 18.08 20.40 9.02 6.21 2.55 94.68

10 11.46 0.00 15.50 5.01 12.79 18.81 25.50 12.02 9.32 5.09 104.0311 9.02 0.00 12.78 4.26 11.12 16.64 26.53 15.03 12.42 7.64 106.4212 6.57 0.00 10.05 3.51 9.46 14.48 23.48 15.63 15.53 10.19 102.3213 4.13 0.00 7.33 2.76 7.80 12.31 20.42 13.83 16.15 12.73 93.3414 1.68 0.00 4.60 2.01 6.13 10.15 17.37 12.04 14.30 13.25 79.8415 0.00 0.00 1.87 1.26 4.47 7.98 14.32 10.24 12.44 11.72 64.3016 0.00 0.00 0.00 0.52 2.81 5.82 11.26 8.44 10.58 10.20 49.6117 0.00 0.00 0.00 0.00 1.14 3.65 8.21 6.64 8.72 8.67 37.0318 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.49 5.15 4.84 6.86 7.15 25.4919 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.10 3.04 5.00 5.62 15.7620 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.24 3.14 4.10 8.4821 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.28 2.57 3.8522 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.05 1.0523 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Cuadro 20. Convolucin de datos para Quebrada Pajarito

Figura 21. Hidrograma Resultante para un Tr=50 aos.Quebrada Pajarito

0.0020.0040.0060.0080.00

100.00120.00

0 5 10 15 20 25

Q (m3

/seg)

Horas

Hidrograma de diseo - Dren Pajarito


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DE SECHURA

d) Cuenca Quebrada Seca A

Figura 22. Hidrograma Resultante para un Tr=50 aos.Quebrada Seca A

e) Cuenca Quebrada Seca B

Figura 22. Hidrograma Resultante para un Tr=50 aos.Quebrada Seca B

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

0 5 10 15 20 25

Q (m3

/seg)

Horas

Hidrograma de diseo - Quebrada seca A

0.005.00

10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Q (m3

/seg)

Horas

Hidrograma de diseo - Quebrada seca B


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DE SECHURA

f) Cuenca Quebrada Seca C

Figura 23. Hidrograma Resultante para un Tr=50 aos.Quebrada Seca C

7.02.05.04 Resultados de la simulacin hidrolgica

Los resultados del modelamiento hidrolgico estiman un caudal mximo a nivel delpuente de Sechura de 792.40 m3/seg, para un periodo de retorno (tr) de 50 aos.Ver cuadro 21.

Cuadro 21. Caudal mximo instantneo para un periodo de retornoDe 50 aos en la cuenca Dren Sechura y tributarios

Caudal(m3/seg)

Periodo de retorno (50 aos)

Cuenca DrenSechura

CuencaDren 1308

QuebradaPajarito

Quebradaseca A

Quebradaseca B

Quebradaseca C

Total(m3/seg)

Qx 244.89 227.44 106.42 145.22 46.55 21.88 792.40

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0 2 4 6 8 10 12 14

Q (m3

/seg)

Horas

Hidrograma de diseo - Quebrada seca C


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DE SECHURA

8.00 DISENO DE DEFENSA RIBEREA

8.01 METOLOGIA DE DISEO

En este caso asumiremos la metodologa que nos proporciona el Manual deHidrologa, Hidrulica y Drenaje del MTC, para obra de proteccin con enrocados.Para el diseo del enrocado existen varios mtodos, en esta seccin se presentarnalgunos mtodos para el clculo del tamao de la piedra de proteccin.

8.01.01 Mtodo de Maynord

Maynord propone las siguientes relaciones para determinar el dimetro medio de lasrocas a usarse en la proteccin.

Dnde:d50 : Dimetro medio de las rocasy : Profundidad de flujoV : Velocidad media del flujo.F : Nmero de Froude

C1 y C2: Coeficientes de correccin.

Los valores recomendados de C1 y C2 se muestran a continuacin:

8.01.02 Mtodo del U. S. Department of Transportation

Este mtodo propone las siguientes relaciones para el clculo del dimetro medio delas rocas.


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DE SECHURA

Dnde:d50 : Dimetro medio de las rocasV : Velocidad media del flujo.y : Profundidad de flujoK1 : Factor de correccin : ngulo de inclinacin del talud : ngulo de reposo del material del enrocado.C : Factor de correccin s : Peso especfico del material del enrocadoFS : Factor de seguridad

En el Cuadro 22 se muestra los valores del factor de seguridad FS.

Cuadro 22. Seleccin del factor de seguridadCONDICIN RANGO DEL FS

Flujo uniforme, tramos rectos o medianamente curvos (radio

de la curva/ancho del cauce > 30). Mnima influencia de

impacto de sedimentos y material flotante.

1.0 1.2

Flujo gradualmente variado, curvatura moderada (10 < radio

de la curva/ancho del cauce < 30). Moderada de impacto de

sedimentos y material flotante.

1.3 1.6

Flujo rpidamente variado, curvas cerradas (radio de la

curva/ancho del cauce < 10), flujos de alta turbulencia, flujo

de turbulencia mixta en estribos de puentes. Efecto

significativo de impacto de sedimentos y material flotante.

1.6 2.0

8.01.03 Mtodo del Factor de Seguridad

El mtodo de factor de seguridad se deriva sobre la base de los conceptos demomentos alrededor de un punto de apoyo de una roca que se apoya en otra.


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DE SECHURA

8.01.03.01 Enrocado para el talud

Para el clculo del tamao del fragmento de roca segn el mtodo del factor deseguridad se tiene las siguientes ecuaciones:

Dnde:Vd : Velocidad del flujo en las inmediaciones del estribo : Coeficiente de velocidadV1 : Velocidad aguas arriba del puenteg : Aceleracin de la gravedadh : Diferencia entre el nivel de agua, aguas arriba y aguas abajo del estribo.

Luego de obtener la velocidad Vd , se procede a obtener la velocidad de referenciaVr y el ngulo de las lneas de corriente a partir del cociente de la prdida del nivelde agua con respecto a la longitud del estribo en base a los grficos de Lewis(Richardson, 1990). Con la velocidad de referencia Vr y el ngulo , se procede aobtener los parmetros dados en las siguientes relaciones:

Dnde:Vr : Velocidad de referenciaS s : Gravedad especfica de la partcula se asume igual a 2.65

d50 : Dimetro medio de las rocas : ngulo de inclinacin del talud : ngulo de reposo del material del enrocado.


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DE SECHURA

Figura 24. Grficos de Lewis

Luego de obtener los parmetros anteriores, se procede a calcular de maneraiterativa el factor de seguridad hasta alcanzar el valor de diseo de enrocados quees aproximadamente 1.5, mediante la siguiente ecuacin:


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DE SECHURA

8.01.03.02 Enrocado para el pie del talud

En el pie de talud, el ngulo es aproximadamente igual a cero, debido a que ellecho del ro fuerza a las lneas de corriente a discurrir en forma paralela al mismo.Haciendo = 0, las relaciones anteriores se simplifican:

8.01.03.03 Diseo del filtro

En esta seccin se tratar acerca del filtro de material granular, el cual se colocacomo un cama de apoyo entre el material base y el enrocado, es una grava quepreviene el flujo a travs de los intersticios del enrocado.

La funcin del filtro es no permitir la migracin de finos del material subyacente(material base) ni pasar a travs de la capa superior (enrocado), para asegurar esto,se deben cumplir las siguientes relaciones:

Adems:

Asimismo, existen filtros constituidos por geotextil cuyas especificaciones sepresentan en las Especificaciones Generales para Construccin de Carreteras (EG2000) aprobadas por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones.

A continuacin se aprecia una seccin tpica de enrocado para proteccin deestribos de puentes y mrgenes de ro. (Ver Figura 25).


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DE SECHURA

Figura 25. Seccin tpica de enrocado deProteccin y/o encauzamiento

8.02 DISENO FINAL DE DEFENSA RIBEREASe ha utilizado el programa River para el diseo de la defensa, el cual tiene toda lametodologa de diseo descrita anteriormente.

Figura 26. Diseo preliminar de defensa ribereaMediante River


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DE SECHURA

Figura 27. Diseo final de defensa ribereaMediante River

9.00 ANALISIS, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- El presente Estudio abarca la zona comprendida entre la ciudad de Piura y La Ciudad deSechura, donde se encuentra el punto en cuestin para la ejecucin de la obra deproteccion riberea del Sector Oeste de la ciudad de Sechura.

- Se han identificado 02 subcuencas que pasan a ser parte de caudal final del drenSechura como son las cuencas del Dren Sechura y la cuenca del Dren 1308. Conpequeas pendientes que varan entre 0.38% a 0.93%. La vegetacin se caracteriza porser arbrea poco densa en la terraza fluvial o cauces y vegetacin rala de pequeostamaos en las planicies, pero con terrenos de cultivo en tramos adyacentes y a amboslados, de la carretera existente.

- La topografa de las cuencas es prcticamente plana, con zonas alejadas de alturaalrededor de los 35 msnm. En los puntos de descarga prcticamente se ha apreciadoescasas pendientes, tanto del terreno como de las quebradas o cauces existentes, conpresencia de vegetacin (totorales) en las quebradas con presencia de agua y de arena,en los cauces que se encuentran secos y que solo se activan en poca de lluvias fuertes,sobre todo en poca del fenmeno del Nio.

- En base al presente estudio, se ha dimensionado las obras de proteccin de acuerdo alos caudales obtenidos mediante el SCS, con un caudal mximo instantneo de 792.40m3/seg.

Documents

Estudio Hidrologico e Hidraulico Defensa Ribereña