Tratamiento de cauce

Lima, Marzo 2011

TRATAMIENTO DE CAUCES DE LOS RIOS DEL PERU, PARA EL CONTROL DE INUNDACIONES

III CONGRESO NACIONAL DEL AGUA

Tomás Alfaro

Recurrencia de peligros naturales: inundaciones

Recurrencia de peligros naturales: inundaciones

1915 1925 1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 20050

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Caudales máximos anuales

R. Chancay Lambayeque R. Chira R. CañeteR. Pisco R. Piura R. Tumbes

Eventos extraordinarios, muy intensos (FEN): 50 años

Eventos intenso: 9-10 años

Eventos moderados: 1-4 años

FEN 25/26

FEN 82/83

FEN 97/98

Impactos socio económico

Efectos en la Salud y pérdidas de vida humana

Aumento del riesgo de incidencia de dengue, fiebre amarilla y malaria, por las condiciones favorables para la reproducción del vector.

Daños en sectores productivosAgricultura y la pesca, representa cerca del 50% de los daños.

Daños en la infraestructura de serviciosCarreteras, puentes, postas, hospitales, alcantarillado, viviendas.

Millones de dólares Estimación de daños asociados con El Niño, 1982 - 1983 y 1997 – 1998

País 1982-1983 1997-1998 Bolivia 1,372 527 Colombia nd 564 Ecuador 1,051 2,882 Perú 3,283* 3,500*** 7 % del PBI

** 5 % del PBI

CAF-2000

Acciones

Antes de la Reforma Agraria

En la Reforma Agraria

En el periodo de 1997 al 2009

Entidades privadas, asumieron la responsabilidad de la construcción de obras de defensa ribereña.

Estado desempeñó un papel más activo. Asume el mantenimiento de cauces.

Adquirió maquinaria pesada, para prevención del FEN 1998.Ejecutó el PERPEC, con una inversión de mas 400 millones de soles, para mas de 1800 proyectos, que benefició a 700 mil familias y protegió a más 800 mil ha.

La Ley Nº 29338 Ley de Recursos Hídricos, refiere la necesidad de mantener la faja marginal; desarrollar Programas de control para la protección de centros poblados, Programa de control para la protección de áreas productivas y Programa de protección de infraestructura hidráulica, a través de acciones estructurales y no estructurales.

2011………

Metodología: Definición del ámbito

Metodología: Inventario de puntos críticos

Departamento: Lambayeque

Provincia: Chiclayo

Distrito: Chongoyape

Río: Chancay Lambayeque

CódigoCoordenadas en UTM Sector o

lugar Amenaza Efectos previsibles

Elementos expuestos Antecedentes Recomendaciones

Longitud (X) Latitud (Y)

01 629795 9242382 Carniche Alto

Inundación y erosión

Cambio de cauce,

Tramo carretera la Ramada-San Carlos

Inundación de terrenos agrícolas, ensanchamiento del cauce y deterioro de la carretera durante El Fenómeno El Niño

Descolmatación y conformación de cauce.

erosión de riberas

Construcción de un dique en la margen izquierda.

colmatación de cauce y vegetación

Terrenos de cultivos

Construcción de una batería de espigones.

interrupción de carreteras

Metodología: Red geodésica, puntos de orden “C”

Monumentación y georreferenciación de hitos de concreto a ambas márgenes del cauce del río, ubicados en lugares estratégicos. Esta red debe ser validada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN).

Metodología: Caudal máximo de diseño

La hidrología de los ríos del Perú, es muy variado.

Los ríos de la vertiente del Pacífico, corto recorrido, irregulares en su caudal con avenidas en los meses de diciembre a marzo cuando las lluvias se incrementan y en los meses de estiaje. Los ríos de la vertiente del Atlántico, se caracterizan por su largo recorrido, su abundante caudal y en su mayoría son navegables.

Los ríos de la Hoya del Titicaca, llevan sus aguas al lago Titicaca. Tienen marcada pendiente de corto recorrido y torrentoso, no navegables.

Dependiendo del tipo de información, calidad y cantidad se elige el método para el cálculo del caudal máximo, para una recurrencia de 10, 25 ó 50 años (Guía Metodológica

para Proyectos de Protección y/o Control de Inundaciones en Aéreas Agrícolas o Urbanas).

Método estadístico:

Registro mínimo de 20 años de caudales máximos anuales (recomendable 30-40 años). Basado en el análisis de la frecuencia de las crecidas. El caudal es considerado como una variable aleatoria continua, que permite evaluar su distribución estadística; puede ser ajustado a una ley teórica de probabilidad (eventos extremos).

Distribución Normal.

Distribución Log-Normal 2, 3 parámetros.

Distribución Gamma 2 parámetros

Distribución Pearson Tipo III

Distribución Gumbel o extrema tipo I

Distribución LogGumbel

Pruebas de bondad de ajuste

Las pruebas de Bondad de ajuste más comunes son: prueba de Anderson Darling, prueba de Kolmogorov – Smirnov y prueba de Chi cuadrado.

Método hidrológico: cuencas medianas

Cuando se dispone de información pluviométrica, referido a precipitación máxima para 24 horas. Simular el proceso lluvia-escorrentía.

Método del Hidrograma unitario Hidrogramas unitarios sintéticos Modelo HEC-HMS Método SCS-CN

Método racional: cuencas pequeñas

Estimar escorrentía directa. Distribución de la precipitación neta es uniforme espacial y temporal.

Fórmula Racional

Fórmula de Mac Math

Caso Chancay Lambayeque

La cuenca de Chancay Lambayeque se caracteriza por tener información hidrométrica, hasta la bocatoma Raca Rumi; a partir de este lugar hasta la desembocadura en el mar, disponen de precipitación máxima parta 24 horas. Por lo tanto, en el primer caso se aplicó el método estadístico y en el segundo caso el modelo HEC-HMS.

Los caudales máximos son: 554, 921 y 1,290 m3/s, para los tiempos de retorno de 10, 25 y 50 años respectivamente.

Metodología: Topografía

Debe abarcar el cauce, ambas márgenes y llanura de inundación.

En las zonas planas, un área adicional de 200 m como mínimo en cada margen.

En zonas que existan coronación con probabilidad de desbordes, un área adicional de 100 m, como mínimo.

En zonas que contengan coronación de borde del cauce con poca probabilidad de desborde, se considera un área adicional de 50 m.

En los tramos de curva, se recomienda mayor densidad de puntos de relleno topográfico. Considerando un control horizontal y vertical, apoyado a una Red Geodésica, validada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN).

Teoría del Régimen: una sección y pendiente están en equilibrio con el caudal transportado; aplicado para material cohesivo y arenoso.

Metodología: Ancho estable teórico del cauce (B)

Recomendación PrácticaQ (m3/s) Ancho estable

3000 200

2400 190

1500 120

1000 100

500 70

Método de Petits

Método de Simons y Henderson

K1 = 5.70, para un fondo y orillas de arena

K1 = 4.20, para un fondo arena y orillas de material cohesivo

K1 = 3.60, para un fondo y orillas de material cohesivo

K1 = 2.90, para un fondo y orillas del cauce de grava

K1 = 2.80, para un fondo arena y orillas de material no

cohesivo


Método de Blench y Altunin

Un factor de orilla (Fs) puede tomar los siguientes valores:

Orilla de barro y arena toma el valor de Fs: 0.1 (material suelto)Orilla de barro, arcilla, fangosa toma un valor de Fs: 0.2 (material ligeramente cohesivo) Orilla de material muy cohesivo, toma un valor de Fs: 0.3 (material cohesivo)

El factor de fondo Fb, puede ser valuado con las expresiones siguientes:

Fb, puede tomar el valor de 0.8, para materiales finos (Dm menor a 0.50 mm) y 1.20 para materiales gruesos (Dm mayor a 0.50 mm).

Método de Manning Strickler Coeficientes de rugosidad (n), tipo de material (k) y de cauce (m).

“K”, va a depender del tipo de material, si es aluvial (12), erosionable (16) o muy resistente (3); valor práctico (10). “m”, varía según el tipo de cauce: aluvial (0.50), arenoso (0.70) o de montaña (1.00).


Caso Chancay Lambayeque

Tramo bocatoma Monsefu-Eten hasta al partidor la puntilla. Progresiva 20+00 – 55+000

Método B (m)

Recomendación Práctica 116 – 120

Método de Petits 156 – 159

Método de Simons y

Henderson

102 – 104

Método de Blench y Altunin 220 – 225

Método de Manning Strickler 157 - 161

El ancho estable puede variar desde los 104 metros hasta 225 metros, para el caudal de diseño de 1,290 m3/s y 102 metros hasta 220 metros, para caudal de diseño de 1,228 m3/s.


Modelo hidráulico HEC-RAS y SIG

La simulación se realiza en flujo estacionario o flujo gradualmente variado, orientados a flujo unidimensional y régimen mixto (subcrítico y supercrítico). Desarrollado con la ecuación de la energía, por un proceso iterativo: standart step method.

Definir condiciones de frontera

Known W.S.: Nivel de agua conocido

Critical Depth: Tirante crítico

Normal Depth. Tirante uniforme

Rating Curve: Relación tirante caudal

Ingresar coeficiente de rugosidad

Modelo Digital de Terreno

Caudal máximo

Régimen mixto

Metodología: Simulación hidráulica del río

Determinación de la llanura de inundación y otros resultados: caso Chancay Lambayeque

Escenarios Caudal de

máxima avenida

(m³/s)

Periodo de

retorno

(años)

Áreas total

inundables

(has)

Áreas agrícolas

inundables

(has)

Escenario 1 533 - 554 10 811 680

Escenario 2 879 - 921 25 1,154 950

Escenario 3 1,228 - 1,290 50 1,475 1,225

f. Identificación de las zonas de riesgo por inundación

Determinación de las zonas vulnerables y niveles de riesgo

R = f(V, Y, características de la llanura de inundación)

1. Medidas no estructurales

El objetivo de este tipo de medidas es prohibir o regular el crecimiento de la llanura de inundación, proteger las estructuras existentes, estas medidas preventivas son menos costosas que el tratamiento con medidas estructurales.

1.1 Ordenamiento territorial, zonificación u ordenanzas municipales, destinado para de áreas de reforestación, zonas recreativas, prohibiendo el asentamiento de poblaciones. Esta medida va relacionada con la delimitación de la faja marginal

1.2 Resoluciones Administrativas, emitidas por la Autoridad Local de Agua; especificando las medidas del ancho estable del río, caudales máximos de diseño, entre otros parámetros o variables.

1.3 Programa de capacitación y sensibilización, Alerta Temprana, Gestión de Riesgos, simulacros, etc. Debe ser promovido por el Gobierno Regional, Gobierno Local, Sectores y entidades privadas

Metodología: Acciones estratégicas

Son estructuras de defensas ribereñas, que se ejecutan en una o en ambas márgenes de los cursos de agua, para proteger las tierras, poblaciones, instalaciones y otras estructuras, contra las inundaciones y la acción erosiva del agua.

2.1. Diques, enrocados, gaviones, con colchones antisocavantes de mallas. Sí la velocidad del agua es mayor a la velocidad que puede soportar el suelo sin ser erosionado, se recomienda emplear filtro de geotextil o filtro de grava; plantación de gramíneas (carrizos) entre los poros del enrocado, para fortalecer, la protección contra el lavado del material del cuerpo del dique.

Los radios de curvaturas, no debe ser menor de 2.5 veces ni mayor a 8 veces del ancho estable..

2. Medidas estructurales

A

Hm

Hs

a



2.2. Espigones. Criterios a tener en cuenta


Localización en planta. Radios de curvaturas. 2.5B < R < 8B Ancho estable del río (B). Longitud de los espigones. Y ≤ Lt ≤ B/4 Espaciamiento entre espigones (Sp). Número de espigones. Pendiente de la corona. Ángulo de orientación respecto a la orilla Taludes laterales de los espigones. Permeabilidad del espigón, materiales. Socavaciones en la curva y en la cabeza de los

espigones.


2.2. Espigones. Criterios a tener en cuenta

2.3. Defensas vivas. Forestación, reforestación


Cálculo de la profundidad de socavaciónMétodo de LL. List Van Levediev. Basado para cauces naturales definidos, donde la erosión de fondo se detendrá cuando se llegue a un equilibrio entre la velocidad media y la velocidad erosiva.

Para suelos no cohesivos la expresión considerada es:

Para suelos cohesivos la expresión la expresión considerada es

Q = caudal (m3/s), t = tirante hidráulico (m), w = peso específico del suelo (Tn/m3), β = coeficiente por tiempo de retorno, ts = tirante de socavación, B = Ancho del cauce (m), µ = coeficiente de contracción, x = valor de tabla, 1/(x + 1) = valor de tabla.

Caso Chancay Lambayeque: bocatoma Monsefú Etén-La Puntilla

Descripción Unidad

OBRAS PROVISIONALES CAMPAMENTO Y GUARDIANIA

Und

CAMINO DE ACCESO mCARTEL DE OBRA Und

TRABAJO PRELIMINARES

TRAZO Y REPLANTEO kmFLETE TERRESTRE AL LUGAR DE LA OBRA

glb

CONTROL TOPOGRAFICO EN OBRA mes

MOVIMIENTO DE TIERRAS

DESCOLMATACION DE CAUCE DE RIO

m3

EXCAVACION PARA CIMENTACION DE UÑA

m3

CONFORMACION DE PLATAFORMA O TERRAPLEN CON MATERIAL PROPIO m3

REFINE Y PERFILADO DE TALUD PARA ENROCADO m2

ENROCADO

EXTRACCION DE ROCA EN CANTERA - CON EXPLOSIVOS m3

CARGUIO Y TRASPORTE DE ROCA m3COLOCACION Y ACOMODO DE ROCA EN UÑA DE DIQUE m3

COLOCACION Y ACOMODO DE ROCA EN TALUD DE DIQUE m3

CONFORMACION DE GAVIONES

RECOLECCION Y ACUMULACION DE PIEDRA PARA GAVIONES m3

CARGUIO Y TRASPORTE DE PIEDRA PARA GAVIONES m3

GAVIONES TIPO CAJA m3GAVIONES TIPO COLCHON RENO m3

Dique revestido con roca

Dique con gavion

Dique con colchon (tipo Reno)

Espigón con gavión

Espigón con roca

Soles/m Soles/m Soles/m Soles/m Soles/mTUMBES 1,400.00 2,520.00 2,184.00 3,220.00 4,200.00

PIURA 1,190.00 2,030.00 2,100.00 1,960.00 2,100.00

LAMBAYEQUE 840.00 - - - 700.00

LA LIBERTAD 840.00 - - - 700.00

ANCASH 770.00 - 1,120.00 - 560.00

LIMA 840.00 - - - 630.00

ICA 980.00 1,260.00 1,120.00 1,540.00 700.00

AREQUIPA 1,050.00 - - - 630.00

MOQUEGUA 840.00 1,400.00 - 1,232.00 616.00

CUSCO 910.00 1,680.00 - 2,100.00 1,540.00

PUNO 560.00 - - - 560.00

JUNÍN 980.00 - - - 770.00

AYACUCHO 560.00 1,400.00 - 980.00 560.00

HUÁNUCO 1,540.00 1,260.00 - 1,232.00 980.00

SAN MARTÍN 1,680.00 - 1,540.00 1,820.00 1,120.00

AMAZONAS - - - - -TACNA 560.00 1,400.00 - - 840.00

CAJAMARCA 770.00 1,260.00 - - 980.00

APURIMAC 560.00 1,260.00 - - 840.00

HUANCAVELICA 560.00 1,120.00 - - 462.00

Region

DESCRIPCION DIMENSIONES

BASE 20 metros

CORONA 4.00 -5.00 metros

ALTURA 4.00 - 5.00 metros

PROFUNIDAD DE UÑA 1.50 - 2.50 metros

ESPESOR DE ENROCADO 0.50 - 1.00 metros

Metodología: Partidas usuales y precios por regiones

Fuente: Autoridad Nacional del Agua-Vargas

GRACIAS

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