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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA ESCUELA DE POSTGRADO

MAESTRIA EN RECURSOS HÍDRICOS MENCIÓN: INGENIERIA DE RECURSOS HÍDRICOS

CURSO: MODELOS MATEMÁTICOS EN HIDROLOGÍA ING. EDUARDO A. CHAVARRI VELARDE

Modelo Hec- Ras v.3.1.1

1. Introducción

El modelo Hec-Ras, ha sido desarrollado por el Centro de Ingeniería Hidrológica (Hydrologic Engineering Center) del cuerpo de ingenieros de la armada de los EE.UU. (US Army Corps of Engineers) y tiene como predecesor al programa HEC-2, con varias mejoras con respecto a éste, entre las que destaca la interfase gráfica de usuario que facilita las labores de preproceso y postproceso. El modelo numérico incluido en el programa permite realizar análisis del flujo permanente y no permanente unidimensional gradualmente variado en lámina libre. Entre sus principales características técnicas se tiene: - Realiza el cálculo hidráulico de estructuras (puentes, aliviaderos,

alcantarillas, etc.). - Permite la visualización gráfica de datos y resultados - Permite la edición gráfica de secciones transversales. La aplicación del modelo Hec-Ras es la modelación hidráulica en régimen permanente y no permanente de cauces abiertos, ríos y canales artificiales.

2. Ejemplo de Aplicación En el mes de marzo del año 1999, se realizó el estudio 'Simulación Hidráulica del río Tumbes desde la Estación Puerto El Cura hasta 900.0 m. aproximadamente aguas abajo del Puente Tumbes'. Como es conocido, después de los eventos ocurridos por el fenómeno El Niño–98, la configuración del río varió considerablemente por lo que fue necesario este tipo de estudios para que acompañados de otros como el estudio del transporte de sedimentos, se pueda realizar la planificación hidráulica del río. Las principales partes del estudio consistieron en la revisión hidrológica de la información hidrometeorológica así como el procesamiento de la información topográfica. Finalmente se utilizó el software HECRAS para obtener los perfiles hidráulicos para diversos caudales de avenidas.

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2.1 Información básica - Información bibliográfica

• Estudio de Factibilidad Proyecto Puyango – Tumbes, componente peruana, Informe Principal, Tomo 5, DEFENSAS RIBEREÑAS, Consultores y Asesores Asociados SRL, 1990.

• Plan Director de Encauzamiento del Río Tumbes, Estudio Preliminar ,

Ing. Alfredo Mansen Valderrama, 1995. - Información Cartográfica

La información cartográfica proporcionada por el Proyecto Especial Puyango Tumbes fue la siguiente:

• Levantamiento Topográfico – Ubicación de espigones – río Tumbes,

sector: ‘La Variante’, Escala: 1:500, Agosto 1997. • Conformación general de las defensas – Proyecto de Defensas

Ribereñas del río Tumbes, Escala 1:5000, Agosto 1998. • Secciones Transversales del río Tumbes – Proyecto de Defensas

Ribereñas del río Tumbes, Escala H: 1:1000, Escala V: 1:100, veinte planos. Desde el Puente Tumbes hasta Puerto El Cura, las secciones están espaciadas cada 100 metros en promedio partiendo desde la sección 0+000 a 0+ 6+100.

• Información topográfica el río Tumbes del año 1988, desde el Puerto El Cura hasta la estación El Tigre.

• Cartas Nacionales Zorritos 8-B y Tumbes 8-C, escala 1/100,000.

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2.2 Información hidrometeorológica

La información hidrometeorológica utilizada en el estudio fue obtenida a partir de las siguientes estaciones. (Cuadro N°01)

Cuadro N°01

Estación UTM - norte UTM - este Altura(msnm) PeriodoEl Caucho 9578098.1 581427.8 450 63-95Los Cedros 9600226.7 551828.3 5 59-95Campamento Sede 9607589.7 562939.4 19 83-95Chacritas 9591003.6 570332.8 85 79-95Angostura 9583636.7 566625.9 70 79-95El Tigre 9583640.3 561073.5 40 64-95

Estación UTM - norte UTM - este Altura PeriodoEl Tigre 9583640.3 561073.5 40 63-98

Estaciones Meteorológicas

Estación Hidrométrica

La información meteorológica fue utilizada para obtener las isoyetas para los meses de enero a abril. La información hidrométrica analizada corresponde a la serie de caudales máximos instantáneos registrada en la Estación El Tigre desde 1979 a 1998 (Cuadro N°02).

Cuadro N°02 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC MAX.

79 95.1 335.9 689.7 604.4 203 83.2 39.5 26.4 22.6 26.4 15.6 24.8 689.780 53.7 293.8 222.2 628.3 209 65.2 33.1 24.6 16.2 28.3 25.8 104.4 628.381 127.5 390.3 1578.6 460.9 143.8 55.9 32.6 21.4 20.2 14.8 16.9 101.3 1578.682 148.4 342 268.7 512.9 210.1 82.3 75.2 21.9 20.8 52.3 279.3 1429 1429.083 3050.5 3712.5 3130.2 2341.3 2800 1790.3 518.5 81.3 53.5 69.1 39.2 382.3 3712.584 257.7 1455.5 1627.5 1045.3 353.6 102.4 64.6 42.2 31.3 52.1 43.1 157.3 1627.585 364 271.3 397.8 245.7 95.2 39 25.2 19 15.3 15.3 19 150.3 397.886 518 518.5 256 1397.4 200 87.2 40.3 26.8 19.6 16.8 33 34.8 1397.487 1086.5 2098.5 2082.9 1293.8 809.9 195.6 100 68.5 46.8 51.7 43.6 24.3 2098.588 340.1 651.9 340.1 347.6 164.7 58.1 28.1 20.9 21.8 16.4 21.8 112.8 651.989 913.3 1828.8 1807.9 1666.2 172.1 78.6 47.1 29.6 21.4 29.6 23.9 62.6 1828.890 85.2 513.4 176.2 443.2 192.9 74.8 32.4 21.9 16.3 20.7 24.4 38.1 513.491 130.1 412.3 584.5 235.7 113.9 54.1 32.7 21.6 15.1 15.4 24.4 110.6 584.592 203.9 551.8 2489.6 2348.6 1371.1 258.4 58.4 34 29.2 16.7 21.8 27.8 2489.693 107.3 907.7 1281.7 1918.2 642 109.1 52.9 34.3 26.3 64.1 68.4 177.4 1918.294 1222.9 890.9 769 891.3 428.9 119.2 52.4 32.5 22.2 20.3 27.1 104.6 1222.99596 293.7 665.7 690.3 315.3 135.5 54.5 37.6 19.8 13.5 20.2 10 28.9 690.397 52.4 159.5 173.9 1583.3 1583.398 1576.1 2569.9 2569.9

MAX. 3050.5 3712.5 3130.2 2348.6 2800.0 1790.3 518.5 81.3 53.5 159.5 279.3 1583.3 3712.5

DESCARGAS MÁXIMAS INSTANTÁNEAS (m3/s) - RIO TUMBES - EST. EL TIGRE

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En el cuadro N°03, se muestra los descriptores de las series de caudales máximos instantáneos de los meses de enero a abril.

Cuadro N°03

Confid. Confid.Meses N°datos Media -95.000% 95.000 Suma Mínimo Máximo

Ene 18 587.44 208.25 966.64 10574 53.7 3050.5Feb 18 1022.82 548.62 1497.01 18410.7 271.3 3712.5Mar 17 1081.94 620.91 1542.96 18392.9 176.2 3130.2Abr 17 982.12 610.97 1353.27 16696.1 235.7 2348.6

Sesgo Std.Err.Meses Rango Variancia Desv.Estand. Error Estandar Coef.Sesgo Kurtosis

Ene 2996.8 581454.38 762.53 179.73 2.30 0.54 5.91Feb 3441.2 909274.17 953.56 224.76 1.73 0.54 2.61Mar 2954 804004.11 896.66 217.47 0.94 0.55 -0.03Abr 2112.9 521096.64 721.87 175.08 0.84 0.55 -0.59

Estadísticas Descriptivas de los valores de caudal máximos instantáneos de la Estación El Tigre

Con el objeto de realizar el análisis de máximas avenidas, se propuso el ajuste a la distribución log pearson tipo III, cuyos resultados se muestran en el Cuadro N°04

CUADRO N°04 RESULTADOS DEL AJUSTE A LA DISTRIBUCION LOG-PEARSON III

Número 18 u = 1055.709021Suma 26028.8 d = 0.001478749Promedio 1446.0

_____ Desv.Est. 867.32log X 3.1

slogx 0.28g -0.01PERIODO DE RETORNO = 2 añosF(x) 2 0X 3.078antilog 1197.226PERIODO DE RETORNO = 10 añosF(x)10 1.286x 3.441antilog 2761.600PERIODO DE RETORNO = 50 añosF(x)50 2.107X 3.673antilog 4707.107PERIODO DE RETORNO = 100 añosF(x)100 2.358x 3.744antilog 5542.965

EL MODELO EXPLICA EL COMPORT. DE LA VARIABLE EN (%) : 93.75 El resumen de los resultados obtenidos fueron los siguientes:

T.R Q>Máx(m3/s)2 1197.22610 2761.60050 4707.107100 5542.965

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Dichos resultados difieren de los reportados por el Estudio Plan Director de Encauzamiento del río Tumbes, por haber sido calculados con la serie completa de 1979 a 1998 donde se están considerando el efecto del fenómeno El Niño de 1983 y 1998. 2.3 Metodología 2.3.1 Adecuación de la información al programa HEC-RAS.

a) Recopilación de la Información bibliográfica, cartográfica e hidrometeorológica existente en la sede del Proyecto Puyango Tumbes.

b) Reconocimiento de campo, mediante un recorrido desde el Puente

Tumbes hasta la Estación El Tigre, dando mayor detalle al tramo desde Puerto El Cura hasta el Puente Tumbes, tramo en el cual fue realizado un levantamiento topográfico en Agosto -1998. Se procedió a tomar las características geométricas del puente Tumbes, como número de pilares, diámetros, alturas, y las características de la calzada como longitud, ancho y altura.

Puente Tumbes (Ubicado en la progresiva 0+900) el 12.12.98

c) Ingreso de las secciones transversales del río con información

correspondiente al levantamiento realizado en agosto - 98, desde el Puente Tumbes hasta la Estación Puerto El Cura, las secciones están espaciadas en promedio cada 100 metros, las cuales han sido corregidas (renumeradas en las progresivas) debido a que se ha tomado cuatro secciones más, estando la primera sección 0+000 a 900

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metros aguas abajo del Puente Tumbes y la ultima sección 6+100 (Puerto El Cura) en la progresiva 7+000.

Vista aguas arriba del Puente Tumbes, el límite curvo del cauce

corresponde a la progresiva 1+580 d) Con el objeto de utilizar la información hidrométrica de la Estación El

Tigre (Progresiva 31+000) y el aporte de las quebradas en la simulación hidráulica del río Tumbes se utilizó parte de la información topográfica del año 1988, desde la Estación Puerto El Cura hasta la Estación El Tigre. (Ver Figura 1).

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Figura N°01

Puente TumbesProgresiva 0+900 m

Est. Puerto El CuraProgresiva 7+080 m

Estación El TigreProgresiva 31+000 m

InicioProgresiva 0+000 m

Río Tumbes, Progresiva 0+000 m al 31+000 mFuente : Carta Nacional 1:100,000

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Cabe resaltar en este punto la necesidad de actualizar la información topográfica de las secciones del río desde el Puerto El Cura a la Estación El Tigre para obtener mayor precisión en las simulaciones posteriores. En el Cuadro N°05, se presenta las nuevas progresivas desde El Puerto El Cura a la Estación El Tigre.

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Cuadro N°05

Progresivas originales Progresivas Levantamiento 1988 modificadas (*)

18100 1900018090 1899018000 1890017800 1870017600 1850017400 1830017200 1810017000 1790016800 1770016600 1750016400 1730016300 1720016200 1710016000 1690015800 1670015600 1650015400 1630015200 1610015000 1590014850 1575014800 1570014600 1550014400 1530014200 1510014000 1490013900 1480013800 1470013600 1450013400 1430013200 1410013000 1390012800 1370012600 1350012400 1330012300 1320012200 1310012000 1290011600 1250011400 1230011200 1210011050 1195011000 1190010800 1170010600 1150010400 1130010200 1110010000 109009800 107009600 105009400 103009200 101009000 99008900 98008800 97008600 95008400 93008200 91008000 89007800 87007700 86007600 85007500 84007400 83007200 8100

Tramo Estación El Tigre - Estación Pto. El Cura

(*) Las progresivas fueron modificadas en relación a la nueva progresiva 0+000 que corresponde a la sección 900.0 m. aguas abajo del Pte.Tumbes.

e) Estimación del coeficiente de resistencia de Manning y coeficientes de

contracción y expansión para las diferentes secciones del río Tumbes.

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Configuración del cauce del río para la estimación del coeficiente de

rugosidad de Manning. f) Estimación de los aportes de las principales quebradas mediante el

método racional, para lo cual se trazaron las isoyetas correspondientes a los meses de Enero, Febrero, Marzo, Abril y del periodo enero a abril de 1998 (Anexo A - Figuras N°02 a la N°06). Para la determinación de las áreas de las quebradas se utilizaron las cartas nacionales respectivas, las cuales fueron previamente digitalizadas. El caudal de aporte de las quebradas se estimó en 205.0 m3/s (Estimación para febrero – 98) (Ver Cuadro N°6).

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11 26/04/04

31+000 28+900

24+900

22+90021+500

20+700

18+50017+50017+30016+900

13+900

11+90011+30010+50010+100

5+880

3+980

Progresivas de ubicación de las principales quebradas tributarias del

río Tumbes

Cuadro N°6

Nombre Area (ha) Pp.ene.(mm) Pp.feb.(mm) Pp.mar.(mm) Pp.abr.(mm) Q.ene.(m3/s) Q.feb.(m3/s) Q.mar.(m3/s) Q.abr.(m3/s)

Q. De San Juan 1011.13 65.0 110.0 110.0 90 2.130 3.604 3.604 2.949Q.Cabeza de Toro 13007.30 75.0 120.0 100.0 100 31.615 50.584 42.153 42.153Q. Ceibal 3395.41 55.0 100.0 80.0 80 6.052 11.004 8.803 8.803Q. Angostura 20959.12 80.0 140.0 140.0 130 54.338 95.092 95.092 88.300Q. Corrales 2219.95 45.0 80.0 80.0 60 3.237 5.755 5.755 4.317Q. Urcos 886.82 50.0 90.0 90.0 70 1.437 2.587 2.587 2.012Q. Los Cristales 675.39 50.0 90.0 90.0 70 1.094 1.970 1.970 1.532Q. La Jardina 3056.98 55.0 70.0 80.0 50 5.449 6.935 7.926 4.953Q. Plateros 378.24 50.0 85.0 90.0 65 0.613 1.042 1.103 0.797Q. La Peña 551.56 50.0 85.0 85.0 65 0.894 1.519 1.519 1.162Q.Francos 168.10 50.0 85.0 80.0 65 0.272 0.463 0.436 0.354Q. Urbina 1526.57 45.0 80.0 80.0 65 2.226 3.958 3.958 3.216Q. Vaqueria 3044.93 50.0 80.0 85.0 55 4.934 7.894 8.388 5.427Q. El Oidor 873.40 55.0 87.0 90.0 65 1.557 2.463 2.547 1.840Q. Carretas 854.30 58.0 90.0 90.0 65 1.606 2.492 2.492 1.800Q. Higueron 2624.32 55.0 90.0 90.0 65 4.678 7.654 7.654 5.528T O T A L 55233.52 55.5 92.6 91.3 72.5 122.132 205.016 195.988 175.142Coeficiente de Escurrimiento : 0.35Se asume a partir del hietograma mensual que se dieron un promedio de 5 tormentas al mes con duraciones de 06 horas cada una.

QUEBRADAS APORTANTES AL RIO TUMBES




g) Determinación de las magnitudes de los caudales máximos instantáneos

y tiempos de retorno que se presentan en el río Tumbes, para lo cual se realizó el ajuste de los valores observados en la estación El Tigre a la distribución de máximas avenidas Log-Pearson III Cuadro N°04.

h) Ejecución del Programa HEC-RAS, considerando subcrítico el régimen

hidráulico del río para caudales máximos de 600 m3/s, 805 m3/s, 1205 m3/s, 1805 m3/s y 2205 m3/s, respectivamente en el Puente Tumbes.

4.2 Verificación del perfil de flujo para el evento máximo Fenómeno El

Niño – 98 mediante el programa HEC-RAS

La simulación del perfil de flujo del evento ocurrido el día 09.02.98 tuvo como finalidad calibrar los cálculos que realiza el programa de cómputo HEC-RAS. La información para realizar la calibración fue la siguiente:

a) Caudal de avenida registrado en la Estación El Tigre el día 09.02.98 y

que corresponde según lo registrado a 2534 m3/s (7.65 m. de altura en la mira limnimétrica)

b) Altura total de la loza superior del Puente Tumbes: 10.20 m. c) Altura total desde el fondo del cauce hasta el borde inferior del Puente:

8.90 m. d) Altura total que alcanzó la superficie del agua debajo del Puente

Tumbes: 7.30 m. aproximadamente.

Por lo tanto los caudales de entrada al tramo entre la Estación El Tigre y el Puente Tumbes para el evento del 09.02.98 fueron:

- Caudal de entrada por la Estación El Tigre: 2534.0 m3/s - Caudal aportado por quebradas: 205.0 m3/s.

Sin embargo al realizar la simulación respectiva los resultados no concuerdan con lo observado en el Puente Tumbes, lo que corrobora lo expuesto en el Plan Director de encauzamiento del río Tumbes elaborado por el Ing. A. Mansen V., que indica que los caudales máximos registrados en la Estación El Tigre estarían sobrevaluados, recomendando utilizar como caudales de diseño los comprendidos entre 1650 m3/s y 2140 m3/s. Ello determinó que para efectos de la simulación del evento del 09.02.98, se halla determinado un caudal de avenida máximo de 1050 m3/s en la Estación El Tigre que incrementado en 205 m3/s por el aporte de las quebradas darían un total de 1255 m3/s en el Puente Tumbes. El cuadro N°07, muestra de manera tabular las características hidráulicas del perfil de flujo obtenido producto de la calibración desde la Estación Puerto El Cura al Puente Tumbes.

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La Figura N°02 muestra gráficamente el perfil de flujo antes indicado.

Figura N°02

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000

5

10

15

Sim.río Tumbes INADE-PEAE

Main Channel Distance (m)

Elev

atio

n (m

)

Legend

WS Q=2534

Ground

Left Levee

Right Levee

100

200

899.

9098

0

1580

1680

1780

1880

2080

2180

2380

2480

2580

2680

2780

2880

2980

3080

3180

3280

3380

3480

3680

3880

4080

4280

4480

4580

4680

4780

4880

4980

5080

5180

5280

5380

5480

5580

5680

5780

5880

5980

6180

6280

6480

6580

6680

6780

6880

6980

7080

8100

8300

8400

8500

8600

8700

8900

EL TIGRE-PTE.TUM

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Cuadro N°07 River Sta Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev E.G. Slope Vel Chnl Flow Area Top Width Froude # Chl

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m)0 1254.9 1 6.68 3.7 6.86 0.0005 1.89 689.26 140 0.27

100 1254.9 1 6.8 3.51 6.9 0.000284 1.51 950.97 199 0.2200 1254.9 1 6.83 3.51 6.93 0.000279 1.51 956.81 199 0.2300 1254.9 0.28 6.82 3.46 6.98 0.000401 1.83 765.3 164 0.24

899.9 1254.9 1 7.06 2.7 7.12 0.000144 1.14 1123.07 191.51 0.15900 Bridge

900.1 1254.9 1 7.3 2.7 7.36 0.000126 1.1 1169.76 192 0.14930 1254.9 1 7.3 2.7 7.36 0.000126 1.09 1170.45 192 0.14980 1254.9 0.98 7.29 3.71 7.38 0.000266 1.52 1100.34 314.48 0.2

1080 1254.9 0.68 7.31 3.65 7.41 0.000249 1.43 1055.67 299.63 0.191180 1254.9 0.5 7.32 4.01 7.45 0.000465 2.06 931.29 278.3 0.261280 1254.9 0.42 7.33 4.18 7.52 0.000501 2.09 815.77 261.63 0.271380 1254.9 0.48 7.38 4.59 7.57 0.000566 2.1 788.51 259.74 0.291480 1254.9 0.3 7.51 4.04 7.62 0.000294 1.53 987.56 298.82 0.211580 1254.9 2.07 7.58 4.06 7.65 0.000262 1.41 1221.78 359.53 0.191630 1254.9 1.37 7.62 3.73 7.66 0.000144 1.04 1536.45 412.51 0.141680 1254.9 1.56 7.61 3.92 7.67 0.00016 1.1 1338.1 379.72 0.151730 1254.9 1.56 7.66 3.69 7.68 0.000086 0.82 1967.52 500 0.111780 1254.9 1.23 7.68 3.65 7.69 0.000055 0.66 2574.03 670 0.091880 1254.9 0.9 7.69 4.39 7.7 0.000065 0.72 2657.58 720 0.11980 1254.9 0.97 7.69 3.61 7.71 0.000058 0.68 2656.03 730 0.092080 1254.9 1.67 7.7 4.08 7.71 0.000058 0.67 2754.56 730 0.092180 1254.9 0.91 7.7 3.98 7.72 0.000057 0.65 2655.53 700 0.092280 1254.9 2 7.7 3.97 7.72 0.000075 0.72 2193.3 570 0.12380 1254.9 2.6 7.71 4.17 7.73 0.000095 0.79 2165.01 650 0.112480 1254.9 2.12 7.72 4.43 7.74 0.000109 0.84 2144.88 650 0.122580 1254.9 2 7.73 4.17 7.76 0.000137 1.04 1845.2 515 0.142680 1254.9 2.03 7.75 4.1 7.77 0.000097 0.82 2078.16 603 0.122780 1254.9 2.04 7.75 4.15 7.78 0.000102 0.83 2005.57 610 0.122880 1254.9 2.01 7.76 4.44 7.8 0.000146 0.99 1679.84 550 0.142980 1254.9 2.04 7.78 4.83 7.82 0.000212 1.27 1647.5 600 0.183080 1254.9 2.27 7.79 4.81 7.85 0.000209 1.24 1497.86 540 0.173180 1254.9 1.75 7.81 4.71 7.87 0.000204 1.24 1396.19 448 0.173280 1254.9 1.8 7.83 4.87 7.89 0.000208 1.22 1468.5 520 0.173380 1254.9 2.18 7.87 4.84 7.91 0.000157 1.07 1734.28 600 0.153480 1254.9 1.96 7.89 4.23 7.92 0.000099 0.86 1993.81 640 0.123580 1254.9 2.45 7.91 4.78 7.93 0.000139 0.95 1935.26 600 0.143680 1254.9 1.8 7.92 4.56 7.95 0.00012 0.94 1859.37 580 0.133780 1254.9 1.42 7.93 4.88 7.96 0.000124 0.99 1931.55 600 0.133880 1254.9 1.77 7.94 5.15 7.98 0.000148 1.09 1845.51 570 0.153980 1254.9 1.52 7.96 4.8 7.98 0.000115 0.94 2076.65 640 0.134080 1247.2 1.48 7.96 5.12 7.99 0.000132 1.02 2024.57 650 0.144180 1247.2 1.3 7.97 4.68 7.99 0.000115 0.91 2080.83 640 0.134280 1247.2 1.24 7.98 4.31 8 0.000119 0.91 2128.71 660 0.134380 1247.2 1.68 7.98 4.8 8 0.000093 0.8 2174.25 600 0.114480 1247.2 2.13 7.99 5.18 8.02 0.000134 0.89 1853.03 545 0.134580 1247.2 3.07 8 5.04 8.04 0.000154 0.98 1848.72 600 0.154680 1247.2 2.56 8.02 5.32 8.06 0.000212 1.17 1696.74 600 0.174780 1247.2 2.44 8.04 5.64 8.08 0.000254 1.29 1604.9 600 0.194880 1247.2 2.98 8.06 8.11 0.000237 1.24 1585.78 600 0.184980 1247.2 3.25 8.08 5.54 8.13 0.000245 1.24 1507.63 560 0.185080 1247.2 2.66 8.1 5.66 8.16 0.000298 1.36 1419.19 560 0.25180 1247.2 2.67 8.12 5.58 8.2 0.000348 1.51 1315.87 620 0.225280 1247.2 2.8 8.15 5.67 8.25 0.000403 1.61 1129.48 490 0.245380 1247.2 2.7 8.18 5.95 8.32 0.000556 1.86 1030.69 600 0.285480 1247.2 3.18 8.25 5.83 8.37 0.000469 1.7 1065.65 560 0.255580 1247.2 3.2 8.31 5.92 8.42 0.000455 1.68 1125.76 600 0.255680 1247.2 2.5 8.35 5.98 8.47 0.000463 1.79 1097.47 600 0.265780 1247.2 2.5 8.39 6.32 8.53 0.000752 2.09 946.11 500 0.325880 1247.2 2.8 8.49 5.93 8.59 0.00038 1.46 1072.86 515 0.235980 1244.2 2.9 8.52 5.88 8.63 0.000487 1.74 1078.71 525 0.266080 1244.2 3.03 8.58 5.78 8.67 0.000348 1.5 1125.09 363.5 0.226180 1244.2 3.01 8.63 5.43 8.7 0.000217 1.17 1226.3 441.87 0.176280 1244.2 3.44 8.66 5.8 8.73 0.000293 1.34 1235.7 408.47 0.26380 1244.2 3.43 8.68 5.75 8.75 0.000276 1.3 1153.35 412.36 0.26480 1244.2 3.15 8.69 6.18 8.79 0.000442 1.67 1021.35 397.75 0.256580 1244.2 3.75 8.74 6.16 8.84 0.000417 1.63 1074.27 426 0.246680 1244.2 3.54 8.78 6.17 8.88 0.000393 1.62 1074.48 420 0.236780 1244.2 2.83 8.83 6.09 8.91 0.000318 1.34 1047.79 431.31 0.21

Características hidráulicas del perfil de flujo entre Pto.El Cura y 900 m. aguas abajo del Puente Tumbes

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Por tanto, los caudales en la Estación El Tigre, considerados para realizar las simulaciones fueron: 395 m3/s, 600 m3/s, 1000, 1600 y 2000 m3/s, correspondientes a 600 m3/s, 805 m3/s, 1205, 1805 y 2205 m3/s en el Puente Tumbes, respectivamente. En los cuadros N°8 al N°12 se presenta la relación de las quebradas tributarias y los caudales de aporte respectivos para cada uno de los casos simulados.

Progresiva Tributarios Q.aporte(m3/s) Q.acumulado(m3/s)31+000 Est.El Tigre 0.0 395.028+900 Q.Higueron 7.7 402.724+900 Q.Carretas 2.5 405.122+900 Q.El Oidor 2.5 407.621+500 Q.Angostura 95.1 502.720+700 Q.Vaquería 7.9 510.618+500 Q.Francos 0.5 511.117+500 Q.Ceibal 11.0 522.117+300 Q.Urbina 4.0 526.016+900 Q.La Peña 1.5 527.513+900 Q.Plateros 1.0 528.611+900 Q.La Jardina 6.9 535.511+300 Q.Cabeza de Toro 50.6 586.110+500 Q.San Juan 3.6 589.710+100 Q.Los Cristales 2.0 591.75+880 Q.Urcos 2.6 594.33+980 Q.Corrales 5.8 600.0

T O T A L : 205.0

Cuadro N°8 Tributarios del río Tumbes entre Est.El Tigre y el Pte.Tumbes


T O T A L : 205.0

Cuadro N° 9 Tributarios del río Tumbes entre Est.El Tigre y el Pte.Tumbes

15 26/04/04





T O T A L : 205.0

Cuadro N°10 Tributarios del río Tumbes entre Est.El Ti

16 26/04/04

gre y el Pte.Tumbes


T O T A L : 205.0

Cuadro N°11 Tributarios del río Tumbes entre Est.El Tigre y el Pte.Tumbes





T O T A L : 205.0

Cuadro N°12 Tributarios del río Tumbes entre Est.El Ti

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gre y el Pte.Tumbes

5. Resultados

a. El régimen de flujo se considera Subcrítico

b. La simulación ha sido realizada considerando el tramo desde la Estación El Tigre hasta el Puente Tumbes, con el objeto de tener una sección de control en dicha estación, sin embargo el tramo de interés es desde las progresivas 0+000 (900 metros aguas abajo del Puente Tumbes) hasta la 7+080 (Puerto El Cura).

Se calculó los aportes de las quebradas tributarias a lo largo del río tumbes, considerando la precipitación total que se presentó en los meses de enero, febrero, marzo y abril del año 1998 (Fenómeno El Niño), para lo cual se procedió a determinar las ocurrencias de las lluvias desde el mes de enero al mes de abril (Cuadro N°06). Si asumimos que de los 30 días del mes las lluvias representativas se concentran en 5 días y además considerando que son tormentas con duración promedio de 6 horas, se puede esperar que la intensidad de precipitación para las condiciones de máximas avenidas sea 4 mm/hr. Por las características de cobertura vegetal y suelos de las cuencas se ha seleccionado un coeficiente de escorrentía de 0.35, obtenido del libro Fundamentos de Hidrología de Superficie, de J. Aparicio M, 1994.




c) Los resultados de la simulación realizada pueden ser observados en la figura N°03, los caudales que se presentan en la leyenda de la figura en mención son los estimados a nivel del Puente Tumbes. Si consideramos el caudal en la estación El Tigre más los aportes de las cuencas, se tendrá que:

• Para un caudal de 600 m3/s a la altura de la progresivas 4+500 aparece

un desfogue por el dren El Piojo, empezando a producirse problemas de inundaciones hacia aguas debajo de tal localidad.

• Para un caudal de 805 m3/s, ya existen inundaciones a partir de la

progresiva 5+000 hacia abajo. Se observa que a la altura de la ciudad de Tumbes (malecón), en la margen izquierda se dan inundaciones, lo cual constituyen aliviaderos naturales inundando las áreas agrícolas, pero no afectando la ciudad de Tumbes.

• Para un caudal de 1205 m3/s, se presentan inundaciones en todo el

tramo, observando que los niveles de agua a la altura del malecón se encuentran aproximadamente a 0.5 m por debajo de dique.

• Para los caudales de 1805 y 2205 m3/s, se presentan niveles de agua

superiores a los niveles de las márgenes derecha e Izquierda del río y a la altura del malecón ingresaría agua a la ciudad de Tumbes.

Por lo expuesto anteriormente se deduce que si en la estación de El Tigre pasan caudales superiores a los 805 m3/s, aparecerán un conjunto de inundaciones a lo largo de las márgenes derecha e izquierda del río, que permitirán la disminución del caudal a la altura de la ciudad de Tumbes, lo que nos demuestra que no es conveniente hacer los diques de encauzamiento en lugares aguas arriba de la cuidad porque serán las zonas de desfogue hacia las tierras de cultivo, evitando de esta forma se produzcan desbordes hacia la ciudad de Tumbes. La Figura N°04 muestra de manera esquemática los perfiles de flujo obtenidos en la cercanía del Puente Tumbes. Los resultados de manera tabular son mostrados en el Anexo B.

d) En los Cuadros N° 13-1 y 13-2 se presentan los niveles actuales de la margen izquierda y derecha del río Tumbes del tramo en estudio y los niveles de los diques para encauzar los caudales de 600 y 805 m3/s para obtener un borde libre de por lo menos 0.5 metros, sin embargo cabe resaltar que no es conveniente elevar los diques de las márgenes del río porque constituyen los aliviaderos naturales del río.

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6. Conclusiones y Recomendaciones a) El presente estudio es de carácter preliminar por la escasez de precisión

que tienen inmersos los datos de entrada al programa HEC-RAS.

b) La construcción de diques a lo largo de las márgenes del río Tumbes será necesario hacerlo para caudales menores a 805 m3/s. Si se tratara de encauzar caudales mayores, sucederá que el río no tendrá suficiente capacidad, pudiendo ocurrir desbordamientos a la altura de la ciudad de Tumbes. Actualmente la falta de diques hace posible que la onda de crecida se atenúe con los desbordamientos hacia las áreas agrícolas.

c) La información de caudales máximos instantáneos de la Estación El Tigre

parece estar sobrestimada, se recomienda realizar estudios para la corrección apropiada de aquella, además de implementar el aforo en el Puente Tumbes.

d) Se debe realizar luego del periodo de lluvias el levantamiento topográfico de

las secciones transversales al río desde la Estación El Tigre hasta el Océano Pacífico con el fin de precisar los cálculos hidráulicos.

e) Se debe realizar en época de avenidas aforos simultáneos entre la

Estación El Tigre y el Puente Tumbes para determinar el aporte de las quebradas.

f) Realizar estudios que calculen el escurrimiento producto del drenaje pluvial

de la Ciudad de Tumbes. g) Realizar estudios sobre colmatación y erosión a la altura del puente

Tumbes. h) Para realizar una mejor estimación de los cálculos realizados para la

determinación de los aportes de las quebradas es necesario realizar un análisis de tormentas.

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20 26/04/04

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000

5

10

15

Flow: Q tigre =395, 600, 1000, 1600, 2000 m3/s y Q queb. 205 m3/s

Main Channel Distance (m)

Elev

atio

n (m

)

Leg

WS Q 2

WS Q 1

WS Q 1

WS Q 8

WS Q 6

Gro

Left L

Right

EL TIGRE-PTE.TUM

Figura N°03




21 26/04/04

Flow: Q tigre =395, 600, 1000, 1600, 2000 m3/s y Q queb. 205 m3/sLege

WS Q 60

WS Q 80

WS Q 12

WS Q 18

WS Q 22

Gro

Lev

Bank

Gro

Figura N°04




Altura de elevacion de Diques para un borde libre de 0.5 m con respecto a los nivel de agua

Progresiva Nivel actual Nivel actual Q 600 m3/s M.Izquierda M.Derecha Q 805 m3/s M.Izquierda M.Derecha(m) M.Izquierda M.Derecha Nivel agua reforzar (m) reforzar (m) Nivel agua reforzar (m) reforzar (m)

7080 8.28 9.52 7.33 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.88 0.1 B.L > 0.5 m6980 8.29 8.69 7.33 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.88 0.09 B.L > 0.5 m6880 8.00 8.15 7.29 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.84 0.34 0.196780 8.15 8.52 7.26 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.81 0.16 B.L > 0.5 m6680 8.15 8.33 7.22 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.77 0.12 B.L > 0.5 m6580 7.90 8.33 7.18 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.73 0.33 B.L > 0.5 m6480 8.04 7.90 7.12 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.68 0.14 0.286380 7.93 8.00 7.1 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.66 0.23 0.166280 7.64 7.80 7.07 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.63 0.49 0.336180 7.56 8.00 7.05 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.6 0.54 0.16080 7.45 8.05 7 0.05 B.L > 0.5 m 7.53 0.58 B.L > 0.5 m5980 7.93 8.00 6.95 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.49 0.06 B.L > 0.5 m5880 7.70 8.23 6.9 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.45 0.25 B.L > 0.5 m5780 8.30 8.36 6.8 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.35 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m5680 8.30 7.93 6.76 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.32 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m5580 7.80 7.90 6.71 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.27 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m5480 7.70 7.65 6.67 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.23 0.03 0.085380 7.60 7.90 6.58 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.15 0.05 B.L > 0.5 m5280 7.56 7.56 6.55 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.12 0.06 0.065180 7.30 6.95 6.5 B.L > 0.5 m 0.05 7.08 0.28 0.635080 7.62 6.81 6.46 B.L > 0.5 m 0.15 7.04 B.L > 0.5 m 0.734980 6.85 6.85 6.41 0.06 0.06 7 0.65 0.654880 6.78 6.30 6.37 0.09 0.57 6.97 0.69 1.174780 6.57 6.32 6.32 0.25 0.5 6.93 0.86 1.114680 6.32 6.14 6.29 0.47 0.65 6.89 1.07 1.254580 6.40 5.60 6.26 0.36 1.16 6.88 0.98 1.784480 6.20 5.58 6.23 0.53 1.15 6.86 1.16 1.784380 6.44 5.63 6.22 0.28 1.09 6.84 0.9 1.714280 6.70 5.80 6.2 0 0.9 6.83 0.63 1.534180 6.52 6.60 6.19 0.17 0.09 6.82 0.8 0.724080 5.60 5.95 6.18 1.08 0.73 6.81 1.71 1.363980 6.60 5.70 6.17 0.07 0.97 6.81 0.71 1.613880 6.30 5.60 6.14 0.34 1.04 6.79 0.99 1.693780 6.70 6.00 6.12 B.L > 0.5 m 0.62 6.77 0.57 1.273680 6.80 5.80 6.1 B.L > 0.5 m 0.8 6.75 0.45 1.453580 6.51 5.90 6.08 0.07 0.68 6.74 0.73 1.343480 6.70 6.00 6.06 B.L > 0.5 m 0.56 6.72 0.52 1.223380 6.51 5.90 6.01 0 0.61 6.68 0.67 1.28

Cuadro N° 13-1

22 26/04/04




23 26/04/04

Altura de elevacion de Diques para un borde libre de 0.5 m con respecto a los nivel de aguaSECCION Nivel actual Nivel actual Q 600 m3/s M.Izquierda M.Derecha Q 805 m3/s M.Izquierda M.Derecha

M.Izquierda M.Derecha Nivel agua reforzar (m) reforzar (m) Nivel agua reforzar (m) reforzar (m)3280 6.81 6.30 5.96 B.L > 0.5 m 0.16 6.64 0.33 0.843180 6.52 6.52 5.93 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.61 0.59 0.593080 6.63 6.26 5.88 B.L > 0.5 m 0.12 6.57 0.44 0.812980 6.94 6.20 5.84 B.L > 0.5 m 0.14 6.54 0.1 0.842880 6.75 5.95 5.83 B.L > 0.5 m 0.38 6.52 0.27 1.072780 6.58 5.90 5.81 B.L > 0.5 m 0.41 6.51 0.43 1.112680 6.10 6.32 5.8 0.2 B.L > 0.5 m 6.5 0.9 0.682580 6.40 6.10 5.77 B.L > 0.5 m 0.17 6.48 0.58 0.882480 6.40 5.40 5.75 B.L > 0.5 m 0.85 6.46 0.56 1.562380 6.54 6.00 5.74 B.L > 0.5 m 0.24 6.45 0.41 0.952280 6.05 6.05 5.72 0.17 0.17 6.44 0.89 0.892180 5.86 5.60 5.72 0.36 0.62 6.43 1.07 1.332080 6.36 6.40 5.71 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.43 0.57 0.531980 6.60 6.60 5.7 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.42 0.32 0.321880 6.36 6.80 5.7 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.42 0.56 0.121780 6.60 6.11 5.68 B.L > 0.5 m 0.07 6.4 0.3 0.791730 6.50 5.90 5.66 B.L > 0.5 m 0.26 6.38 0.38 0.981680 6.60 7.80 5.63 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.34 0.24 B.L > 0.5 m1630 6.60 8.00 5.62 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.34 0.24 B.L > 0.5 m1580 6.54 9.26 5.59 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.3 0.26 B.L > 0.5 m1480 6.05 7.65 5.53 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.24 0.69 B.L > 0.5 m1380 6.23 7.70 5.37 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.06 0.33 B.L > 0.5 m1280 5.93 7.72 5.33 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.01 0.58 B.L > 0.5 m1180 5.62 7.65 5.29 0.17 B.L > 0.5 m 5.99 0.87 B.L > 0.5 m1080 5.62 7.65 5.28 0.16 B.L > 0.5 m 5.97 0.85 B.L > 0.5 m980 5.62 7.60 5.25 0.13 B.L > 0.5 m 5.95 0.83 B.L > 0.5 m930 9.75 9.90 5.27 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.97 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m

900.1 9.90 10.00 5.26 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.97 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m900 A 10.00 10.00 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m900 B 10.00 10.00 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m999.9 10.00 10.00 5.16 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.82 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m840.8 9.50 9.50 5.15 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.81 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m791.6 8.80 8.80 5.15 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.8 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m742.5 8.60 8.21 5.14 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.79 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m693.3 8.30 7.50 5.13 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.78 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m300.0 5.12 3.00 4.99 0.37 2.49 5.62 1 3.12200.0 5.12 3.00 4.98 0.36 2.48 5.62 1 3.12100.0 3.95 3.21 4.95 1.5 2.24 5.59 2.14 2.880.0 5.00 3.00 4.87 0.37 2.37 5.5 1 3

* A partir de la progresiva 1+780 m comienza la cuidad de Tumbes

Cuadro N° 13-2




24 26/04/04

Vistas del Puente Tumbes (Dic-98)




Dique de protección construido en el dren el Piojo - Progresiva 4+180 (Dic-98)

25 26/04/04

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