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HIDROLOGA
1.0 INTRODUCCIN A LA
HIDROLOGA
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Hombre nmada
Donde dispusieran de agua, evitando los excesos
Cuando el agua no esta permanente y fcilmente disponible
Constituye
un recurso
Los fija y obliga a convivir con su naturaleza (agua+suelo+clima)
Sus hbitos sedentarios
Es renovable
Incremento e indiscriminado uso pero Cambios distribucin
Mala calidad
espacial temporal
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No es un elemento aislado de la naturaleza
Suelos Vegetacin Atmosfera
HABITAT
En una compleja interaccin, constituye el MEDIO AMBIENTE
Este conjunto de recursos
que hace posible la vida
LO QUE IMPLICA QUE CUALQUIER MODIFICACIN O INTERVENCIN EN UNO DE ELLOS REPERCUTIR EN MAYOR O MENOR GRADO, FAVORABLE O DESFAVORABLEMENTE EN LOS
DEMS
AMBIENTE Equilibrio
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ONU informa Escasez agua
Contaminacin
Un tercio de la poblacin no tiene todo lo que necesita
Cada habitante consumen el doble que al principio del siglo (1700 m3/ao)
Son los problemas ambientales ms
graves
Cules son los R.H. disponibles? Es la explotacin actual equilibrada o avanzamos hacia la desertificacin? representa la contaminacin actual del agua un riesgo? podemos recuperar la cantidad y calidad de nuestros recursos?
HIDROLOGA
Su estudio es difcil: imprevisibilidad de
lluvias, que condicionan
disponibilidad del
agua como recurso
Estudiar sistemticamente c/u de los componentes y procesos del CICLO
HIDROLGICO
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PORQUE NOS PREOCUPAMOS
El estilo de vida al que nos hemos
acostumbrado barata
limpia f (disponibilidad de suficiente
agua)
Del uso, su eliminacin
segura
La naturaleza
Limita la cantidad de agua disponible para nuestro uso
Hay suficiente agua (no siempre en el lugar y el momento adecuado)
Evidencias de desechos qumicos de atrs aparecen hoy en fuentes de agua
Hoy nos enfrentamos
Consumos altos
Abastecimientos inciertos
Demandas incrementadas de proteccin contra inundaciones y la contaminacin
Preocupacin por efectos de la escasez sobre la economa y la salud
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HIDROLOGA
Se ha desarrollado como ciencia en respuesta a la necesidad de comprender el complejo sistema
hdrico de la tierra, y ayudar a solucionar los problemas del agua
Los HIDROLOGOS juegan un papel importante y sus retos son interesantes
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Durante su vida sobre la tierra el hombre ha sido testigo, muchas veces sin entenderlo, del desarrollo del ciclo del agua en la naturaleza. La distribucin de los climas, la formacin de las nubes y su inestabilidad, la produccin de las lluvias, la variacin de los niveles de los ros, y el almacenamiento de agua en depsitos superficiales o subterrneos son temas en cuyo estudio se ha venido profundizando a lo largo de los aos, conformando una rama de la fsica que se conoce como Hidrologa
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QU ES
HIDROLOGA
Es la ciencia natural que estudia al agua en la tierra: su ocurrencia (existencia), circulacin (movimiento) y
distribucin (en la atmsfera, la superficie, el subsuelo), sus propiedades fsicas y qumicas, su interaccin
(influencia) con el medio ambiente, y su relacin con los seres vivos y en particular con el hombre
Es la ciencia que trata sobre el agua en la naturaleza, su cantidad y calidad y su distribucin real y temporal a travs del CICLO HIDROLGICO
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Hidrologa, etimolgicamente significa, ciencia que tiene relacin con el agua.
La Asociacin Internacional de Hidrologa Cientfica: Ciencia de la Tierra y parte de la Geografa Fsica, porque trata fundamentalmente el agua en la corteza terrestre.
Mead (1904): "La ciencia del agua que constituye la base de todos los problemas de la ingeniera hidrulica".
Horton (1931): "Ciencia pura que trata de la existencia, distribucin y circulacin del agua dentro y sobre las capas superficiales de la corteza terrestre".
El Consejo federal para la Ciencia y Tecnologa de EEUU (1962): "Es la ciencia que trata de las aguas de la Tierra, su existencia, circulacin y distribucin, sus propiedades fsicas y qumicas y sus reacciones con el medio ambiente, incluyendo su relacin con los organismos vivos".
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HIDROLOGA
edafologa
Estadstica Electrnica
Meteorologa y Climatologa Geologa
Geomor fologa Qumica
Fsica
Matemticas Aplicada Informtica
infiltracin
Mecnica de Fluidos
Flujo
subterrneo
Adquisicin de datos
Escorrenta Erosin
Flujo Superficial
Incertidumbre Distribucin espacial
prediccin
Precipitacin evaporacin
Resolucin de ecuaciones
Degradacin
INGENIERA DE
RECURSOS HDRICOS
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90.8% 9.2%
20.6%
12.6%
87.4%
485
100%
385
79.4%
100
20.6%
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S10_HYDRO_CYCLE_Keith
kennedy_CHYN Neuchatel_25 June
2003
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1. Cycle Component Concepts Conceptos estndares (Enfoque fsico)
Precipitacin
Evaporacin/Evapotranspiracin
Escurrimiento superficial
Ecosistema y usos relacionados (Enfoque de cuenca)
Agua verde (Ecosistemas terrestres, cultivos, humedales)
Agua azul (ecosistemas acuticos, usos consuntivos y escurrimientos de retorno)
COMPONENTES DEL CICLO HIDROLGICO
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S10_HYDRO_CYCLE_Keith
kennedy_CHYN Neuchatel_25 June
2003
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1. Cycle Component Concepts CICLO HIDROLGICO
Enfoque a nivel de cuenca
Precipitacin el recurso bsico
GW
Aguas abajo Aguas arriba
Divisoria de
aguas
Lluvia
Cultivos alimentados por lluvia y riego
Agua verde
Agua azul Ciudad
Industria
Uso consuntivo
Ecosistema terrestre
Ecosistema
acutico
Escurrimiento de retorno
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S10_HYDRO_CYCLE_Keith
kennedy_CHYN Neuchatel_25 June
2003
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Precipitacin
Agua verde
65%
Agua azul 35%
Trpicos y zonas templadas
Usos consuntivos
Flujo de retorno 1700 km3/ao
ao
ao
ao
ao
ao
ao
ao
otras regiones
EL CONSUMO DE AGUA EN LOS
ECOSISTEMAS TERRESTRES
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CONCEPTO DE SISTEMA
Los fenmenos hidrolgicos son complejos y posiblemente nunca se les entienda en su totalidad. En ausencia de un conocimiento perfec-to, el fenmeno se puede representar en forma simplificada por medio del concepto de sistema.
Un sistema se puede definir como un conjunto de partes conectadas entre s, que forman un todo. El sistema hidrolgico puede tratarse como un sistema cuyos componentes son precipitacin, evaporacin, escorrenta y otras fases del ciclo hidrolgico. Estos componentes pueden agruparse en susbsistemas ms simples para ser analizados por separado, para luego combinar los resultados de acuerdo con la interaccin entre subsistemas.
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El ciclo hidrolgico total se representa como un sistema. Este sistema se puede dividir en tres subsistemas: sistema agua atmosfrica: contiene los procesos
de precipitacin, evaporacin, intercepcin, transpiracin;
sistema agua superficial: contiene los procesos de flujo superficial, escorrenta superficial, nacimiento de agua subsuperficial y subterrnea y escorrenta hacia ros y ocanos, y
sistema de agua subsuperficial: contiene el proceso de infiltracin, recarga de acuferos, flujo subsuperficial y flujo de agua subterrnea.
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REPRESENTACIN DEL SISTEMA HIDROLGICO GLOBAL MEDIANTE UN
DIAGRAMA DE BLOQUES
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MODELO CONCEPTUAL DEL CICLO DE ESCORRENTA
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REPRESENTACIN ESQUEMTICA DE UNA CUENCA COMO UN SISTEMA
HIDROLGICO
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Distribucin global del agua
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Una estimacin de la distribucin del agua global:
Fuente de agua Volumen de agua,
en metros cbicos
Volumen de agua, en millas cbicas
Porcentaje de agua dulce
Porcentaje total de agua
Ocanos, Mares y Bahas
1,338,000,000 321,000,000 -- 96.5
Capas de hielo, Glaciares y Nieves Perpetuas
24,064,000 5,773,000 68.7 1.74
Agua subterrnea 23,400,000 5,614,000 -- 1.7
Dulce 10,530,000 2,526,000 30.1 0.76
Salada 12,870,000 3,088,000 -- 0.94
Humedad del suelo 16,500 3,959 0.05 0.001
Hielo en el suelo y gelisuelo (permafrost)
300,000 71,970 0.86 0.022
Lagos 176,400 42,320 -- 0.013
Dulce 91,000 21,830 0.26 0.007
Salada 85,400 20,490 -- 0.006
Atmsfera 12,900 3,095 0.04 0.001
Agua de pantano 11,470 2,752 0.03 0.0008
Ros 2,120 509 0.006 0.0002
Agua biolgica 1,120 269 0.003 0.0001
Total 1,386,000,000 332,500,000 - 100
Fuente: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In Encyclopedia of Climate and Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2,
pp.817-823.
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Escasez de agua Estrs hdrico
Fuente: Gardner-Outlaw & Engelman 1997
Mapa Mundial de Escasez y Estrs de Agua (Proyeccin al 2025)
Menos de 1000 m3 per cpita/ao Entre 1000 y 1700 m3 per cpita/ao
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70
Ranking Mundial de Disponibilidad de agua percpita por ao
0 100.000 200.000 300.000 400.000 500.000 600.000 700.000 800.000 900.000 1.000.000
1. Groenlandia
3. Guyana Francesa
5. Guyana
7. Congo
9. Gabn
11. Canad
13. Noruega
15. Liberia
17. Per
19. Paraguay
Disponibilidad (m3/hab-ao)Fuente: Informe UNESCO
Segn UNESCO, el Per ocupa el lugar 17 de 180 pases, con una disponibilidad hdrica de 74,546 m3/hab-ao.
17. Per
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75
ATLNTICO 97.7% disp. Agua 26% poblacin 292,000 m3/hab
PACFICO 1.8% disp.de agua 70 % poblacin 2,027 m3/hab
TITICACA 0,5% agua 4% poblacin 9,715 m3/hab
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ELEMENTOS QUE PUEDEN
DESENCADENAR LA CRISIS
DEL AGUA
i. ESCASEZ DE AGUA
ii. DETERIORO DE SU CALIDAD
iii. INSUFICIENTE INVERSIN
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Vertiente del Pacfico
Proyecciones para el ao 2025
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025
Zona de escasez hdrica
Zona de estrs
hdrico
Zona de adecuada disponibilidad hdrica
Disponibilidad hdrica segn tasa de
crecimiento demogrfica baja
Disponibilidad hdrica segn tasa de
crecimiento demogrfica alta
El Per podra ser en el 2025:
Un pas con estrs hdrico si
se asume una tasa de
crecimiento demogrfica baja
(disponibilidad de 1,200
m3/hab/ao)
O un pas con escasez hdrica
si se proyecta con una tasa de
crecimiento demogrfica alta.
(Disponibilidad de agua dulce
de 1,000 m3/hab/ao)
Fuente: Action Population International
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06 Qda. Cascajal
07 Ro Olmos
08 Ro Motupe La Leche 09 Ro Chancay Lambayeque 10 Ro Zaa
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CUENCA AREA
Km
POBLACION
2002 DENSIDAD
Q. Cascajal 5,937.69 28,029 4.72
Ro Olmos 1,539.14 18,679 12.14
Ro Motupe - La
Leche 3,829.82 148,657 38.82
Ro Chancay Lambayeque 5,347.64 932,669 174.41
Ro Zaa 1,955.17 71,967 36.81
TOTAL 18,609.46 1200,001 64.48
POBLACIN POR CUENCAS
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Disponibilidad por Cuencas
233
214
196
158
63
1103
0 200 400 600 800 1000 1200
CHAN.-LAMBAYEQUE.
MOTUPE
LA LECHE
ZAA
CASCAJAL
OLMOS
MMC
DISPONIBILIDAD DE AGUA POR CUENCA
-
CUENCA POBLACION
2002
Disponibilidad
Anual MMC
M3/hab.
ao
Q.Cascajal 28,029 158 5,637
Ro Olmos 18,679 63 3,373
Ro Motupe-
La Leche 148,657 447 3,007
Ro Chancay
Lambayeque 932,669 1,103 1,183
Ro Zaa 71,967 196 2,723
TOTAL 1,200,001 1,917 1,597
DISPONIBILIDAD DE AGUA PERCAPITA
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FINALIDAD
Conocimiento de s misma
Autnoma
Anlisis e interpretacin del funcionamiento del C.H
Para interpretar el entorno
Utilitaria
Investigacin y desarrollo
Para dar respuesta
1 Nivel: evaluacin de los RR.HH 2 Nivel: planificacin de los RR.HH 3 Nivel: proyectos de aprovechamiento 4 Nivel: operacin obras de aprovech.
Se concreta a travs de actividades:
La autonoma de la hidrologa se limita al 1 Nivel
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BALANCE HIDROLOGICO
La principal entrada en un balance hidrolgico es la precipitacin, como se puede observar en las dos Figuras siguientes. Parte de esa precipitacin puede ser interceptada por edificaciones, rboles, pasto o cualquier otro tipo de vegetacin y eventualmente puede retornar a la atmsfera al evaporarse. El resto de la precipitacin cae al suelo para llenar las depresiones, penetrar en el suelo aumentando la humedad del suelo y recargando los posos subterrneos o transformarse en escorrenta superficial.
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90
Distribucin de la precipitacin
Intercepcin
Almacenamiento
Infiltracin
Flujo superficialPrecipitacin
Flujo subsuperficial
Recarga de acuferos
Escorrenta hacia
ros y ocanos
Flujo de aguas
subterrneas
Escorrenta
superficial
ET
ET
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Pueblos Prehispanos Andinos cmo en un territorio tan difcil y con ciclos
de agua tan irregulares se pudieron desarrollar culturas avanzadas?
La respuesta est en los avanzados sistemas de riego en costa, en el manejo de lluvia en la sierra y agua del subsuelo
Se dio cuenta que no poda vivir si no manejaba bien el ciclo del agua y respetaba la naturaleza
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Lo primero que hizo fue mirar el cielo y comprender el comportamiento del clima; despus reconoci las estaciones y el ciclo de lluvias, y finalmente se produjo la canalizacin (Lumbreras)
Los especialistas autctonos utilizaban conceptos de dinmica hidrulica que no fueron descubiertos sino hasta el anterior siglo
La construccin de una obra hidrulica poda demorar cientos de aos. Pero, a medida de sus avances, los runas (hombres) siempre tendran beneficios directos (Deza)
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Saban que el agua en la tierra haba que retenerla y manejarla. Esto comenz hace unos 3,000 aos. El canal Cumbemayo de Cajamarca
es una prueba de ello.
En Costa:
Por roza, en los claros ganados al bosque, al interior de los valles
En huachaques, por drenaje de puquios, rrellenndolos con plantas de races anchas y carnosas, para convertir a las albuferas cercanas al mar en tierra vegetal cultivable.
Por chacras hundidas, propias de la costa central, consistentes en la remocin de mdanos hasta obtener un fondo de tierra hmeda favorable para la siembra
Por acueductos subterrneos, como el de Cantayoc en Nasca, para aprovechar las filtraciones
Por inundacin, mediante la desviacin parcial o total de ros hacia los eriazos
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En Sierra:
Por qochas, sembrando en el lecho hmedo de las lagunas temporales o en las orillas de las formadas por los deshielos andinos.
Por Waru warus o camellones, para evitar inundaciones, morigerar heladas, ganar reas y atenuar sequas en todo el Altiplano
Por andenes o terrazas, para retener agua e las laderas, reducir la erosin del suelo y ganar nuevas reas productivas
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En costa y sierra:
Por represamientos estratgicos
Por sistemas de canales para regar por gravedad que partan de los puntos dre captacin o tomas en lugares propicios de los ros para correr por ambas mrgenes de los valles, regando a las pampas a travs de canales secundarios y 18 tipos de surcos que evitaban la erosin y enriquecan a los suelos con el limo. En la sierra esos canales partan de las lagunas o pequeas represas que guardaban el agua de los deshielos y las lluvias
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No por casualidad pudieron mantener bajo riego casi 50% ms que nuestro actual espacio agrcola.
El mtodo de investigacin ms caracterizado fue el de la observacin y el de error-correccin-experiencia
acumulada.
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Estructuras de riego afectadas por desborde de Ro Reque.
Sector Magnal
Estructura
Colpasada
Esquema de la evolucin del ro Reque
CHICLAYO
Cauce 2005
Cauce 2008
Eje propuesto
Zona inundable
Reque
Callanca
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Sector Callanca, se aprecia el alineamiento del ro en 1997,
antes del FEN 98
OBRAS DE PREVENCION PROPUESTAS
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OBRAS DE PREVENCION PROPUESTAS
Estado actual y Variante de
propuesta para alinear el cauce
- Callanca
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OBRAS DE PREVENCION PROPUESTAS
Sector Callanca, se aprecia el alineamiento actual
del cauce, perpendicular al centro poblado
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OBRAS DE PREVENCION PROPUESTAS
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OBRAS DE PREVENCION PROPUESTAS
FOTOGRAFIA SATELITAL DEL RIO EN ZONA DE PUENTE REQUE
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CONFORMACION DE DIQUES DE PROTECCION (roca > 1.0 m)
OBRAS DE PREVENCION PROPUESTAS
AMPLIACION DE
PUENTE (50 m)
DIQUE EXISTENTE
A CHICLAYO
A REQUE
RIO REQUE DIQUE A
EJECUTAR (280 m)
TRABAJOS CONSIDERADOS EN LA OBRA: AMPLIACION DE PUENTE REQUE
Qd : Aprox 1,100 m3/s
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Estructuras de riego afectadas por desborde de Ro Reque.
Sector Magnal
Estructura
Colpasada
ZONAS VULNERABLES SECTOR CASCAJALES
C.P.
Cascajales
Cauce 2005
Cauce 2008
Eje propuesto
Zona inundable
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Rio Reque, sector Badn Monsef - Eten
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Zona del detalle contrastado con informacin topogrfica del PEOT marzo 2008
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Ro Reque, visto aguas arriba de la zona del badn
Monsef Eten Foto : 08 Julio 2008
EVALUACION RIO REQUE
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Ro Reque, visto aguas arriba de la zona del badn Monsef Eten Foto : 08 Julio 2008
EVALUACION RIO REQUE
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CIUDAD ETEN
DIRECCION FLUJO
AGUA
RIO REQUE, 21 DE FEBRERO DE 1998
PUENTE ETEN
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CIUDAD ETEN
DIRECCION FLUJO
AGUA
PUENTE ETEN
RIO REQUE, 21 DE FEBRERO DE 1998
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Puente Eten, recientemente construido, visto desde aguas arriba.
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Puente Eten, visto desde aguas arriba.
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Puente Eten, recientemente construido, visto desde aguas arriba.
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El puente est diseado para un
caudal mximo de 900 m3/s
Estructura aliviadero para caudales
superiores a los 900 m3/s
Proyectar eventualmente
alcantarillas para el pase de un
caudal de 400 m3/s
Dique de encauzamiento
provisional al puente
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PLAN DE PREVENCION PARA EL RIO CHANCAY
Dique de encauzamiento ro Chancay, Margen derecha aguas arriba del
Puente Tablazos. Se observa el trazo original del dique
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PLAN DE PREVENCION PARA EL RIO CHANCAY
La poca disponibilidad de franja marginal, obliga a colocar los diques de
encauzamiento casi dentro del cauce, lo que hace vulnerables frente a los
procesos de erosin.
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C.P. Tablazos
Quebrada La Montera, aguas abajo del eje de presa.
Esta propuesta permitira adems, proteger al C.P. Tablazos
frente a los desbordes de las avenidas.
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PLAN DE PREVENCION PARA EL RIO CHANCAY
Ro Chancay en el tramo del Puente Tablazos, se observa que los diques de
encauzamiento han desaparecido producto del paso de las avenidas del
viernes 27 de Marzo.
Restos de Dique
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Panormica de la propuestas de Presas en sector Majn.
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Panormica de la propuestas de Presas en sector Majn.
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Trabajos de limpieza y encauzamiento de PROVIAS en Ro Reque aguas arriba del Puente Eten