CONFERENCIA:CONFERENCIA:CONFERENCIA:CONFERENCIA:

PREVENCIÓN DE HUAICOSPREVENCIÓN DE HUAICOS

Aplicación del modelo numérico FLOAplicación del modelo numérico FLO--2D en la2D en laAplicación del modelo numérico FLOAplicación del modelo numérico FLO--2D en la 2D en la Quebrada Cansas, IcaQuebrada Cansas, Ica--PerúPerú

Ing. Leonardo F. Castillo NavarroIng. Leonardo F. Castillo NavarroPrePre--Docente del Departamento de Hidráulica e Hidrología, FICDocente del Departamento de Hidráulica e Hidrología, FIC--UNI. UNI.

Email: lcastillonavarro@yahoo.esEmail: lcastillonavarro@yahoo.es

Febrero, 2009Febrero, 2009

¿Cuál es su origen?¿ g

¿Cuál es el comportamiento del flujo de lodo a lo largo de una quebrada?a lo largo de una quebrada?

¿Qué significa un plan de prevención y

S d b í i l l f ó di t

¿Qué significa un plan de prevención y mitigación en las quebradas?

¿Se debería simular el fenómeno mediante un modelo matemático?

¿Existen sistemas informáticos que nos faciliten el modelamiento del fenómeno?faciliten el modelamiento del fenómeno?

Modelos numéricos que analizan fluidos Modelos numéricos que analizan fluidos N t iN t inono--NewtonianosNewtonianos

ModeloModelo DescripciónDescripción Página webPágina web

NWS-FLDWAV Modelo unidimensional de flujo no permanente. Puede analizar fluidos del tipo Bingham

http://www.weather.gov/ohd/hrl/rvrmech/fld avail htmfluidos del tipo Bingham. h/fld_avail.htm

DAN-W Es un software geotécnico usado para el análisis de tránsito dinámico en deslizamientos y avalanchas.

http://www.clara-w.com/DANWRunoutAnalysis.html

DBF-1DEs un nuevo modelo de flujo de escombros unidimensional que analiza 2 fases. Predice las velocidades del flujo, tirantes, distancia recorrida y presiones de impacto.

http://www.wsl.ch/hazards/dbf-1d/dbf-1d-de.ehtml

Es un modelo de tránsito dinámico de avenidas en 2

FLOFLO--2D2DEs un modelo de tránsito dinámico de avenidas en 2 dimensiones, que simula flujo en canales, superficies no confinadas y flujo en calles. Su aplicación es para flujos de avenida, flujos hiperconcentrados y flujos de escombros.

http://www.flo-2d.com

AVAL-1DEs un programa exclusivo para análisis dinámico de avalanchas unidimensional que predice las distancias recorridas velocidades http://www slf ch/aval-1d/AVAL-1D unidimensional que predice las distancias recorridas, velocidades del flujo y presiones de impacto.

http://www.slf.ch/aval-1d/

Antecedentes en el Perú del FLOAntecedentes en el Perú del FLO--2D2D

El Instituto Geológico Minero y Metalúrgico del Perú (INGEMMET), El Instituto Geológico Minero y Metalúrgico del Perú (INGEMMET), a cargo del Departamento de Geología Ambiental obtuvo la licenciaa cargo del Departamento de Geología Ambiental obtuvo la licenciaa cargo del Departamento de Geología Ambiental obtuvo la licencia a cargo del Departamento de Geología Ambiental obtuvo la licencia del modelo FLOdel modelo FLO--2D versión 2003 como parte del PMA:GCA.2D versión 2003 como parte del PMA:GCA.

3er Escenario

Qpaihua=Ocurrido escenario 2Qrimac=80m3/s (Cv<20%)

2do EscenarioQpaihua=34.3 m3/s (Cv=22%-35%)Qrimac=27m3/s (Cv<20%)

Proyecto: Quebrada Paihua (Lima)

Antecedentes en el Perú del FLOAntecedentes en el Perú del FLO--2D2D

Proyecto: Quebrada Runtumayo (Cusco)

Proyecto: Quebrada Tingo (afluente del río Marañon)

Antecedentes en el Perú del FLOAntecedentes en el Perú del FLO--2D2D

En el año 2007, el Proyecto Especial TamboEn el año 2007, el Proyecto Especial Tambo--CaracochaCaracocha (PETACC) (PETACC) obtuvo el modelo FLOobtuvo el modelo FLO--2D versión 2006 Convenio Universidad de2D versión 2006 Convenio Universidad deobtuvo el modelo FLOobtuvo el modelo FLO 2D versión 2006. Convenio Universidad de 2D versión 2006. Convenio Universidad de MiamiMiami--PETACC.PETACC.

Proyecto: Quebrada Cansas (Ica)

Modelo numérico FLOModelo numérico FLO--2D2D

FLO-2DFLO 2D2-Dimensional Flood Routing Model

Jimmy S. O'Brien - President/Creator of FLO-2DReinaldo García - GDS and Mapper DeveloperReinaldo García GDS and Mapper Developer

Craig Jorgensen - Software Engineer

Página web : http://www flo-2d comPágina web : http://www.flo-2d.com

••Hidráulica FluvialHidráulica FluvialHidrología AplicadaHidrología Aplicada••Hidrología AplicadaHidrología Aplicada

••Flujo en QuebradasFlujo en Quebradas

Fuente: User’s Manual FLO-2D

Aplicación Quebrada CansasAplicación Quebrada Cansas

Metodología de Análisis y Modelamiento

Ti iñ

Chanchajalla

Parcona

Tinguiña

Ica

Análisis de la problemática de la Quebrada Cansas

Aplicación Quebrada CansasAplicación Quebrada Cansas

Parámetros Geomorfológicos

Subcuenca de la Quebrada Cansas

Discretización del terrenoDiscretización del terrenoFormato CAD

(*.dwg)

Archivo texto (*.PTS)

Grid Developer System (GDS)

Mallas cuadradas de 20x20 m

Discretización del terrenoDiscretización del terreno

Configuración de mallado en zona de diques actualesConfiguración de mallado en zona de diques actuales

Caracterización HidrológicaCaracterización Hidrológica

Descargas máximas simuladas por HFAMFuente: ATA S.A

Hidrograma de avenida líquido, Quebrada CansasFuente: ATA S.A

Análisis de frecuencias, Distrib. GumbelFuente: ATA S.A

Caracterización GeotécnicaCaracterización Geotécnica

Según ATA S.A, la quebrada Cansas tendría acumulado en su cuenca un volumen del orden de 300 x 10E6 m3 de arena (volumen potencial de la300 x 10E6 m3 de arena (volumen potencial de la quebrada), las cuales, cada vez que llueve en la cuenca, son transportadas hacia la parte baja hasta llegar al río Ica.

De los resultados se puede decir, gran parte del p , g pmaterial dentro de la quebrada es grava con arena con un porcentaje de finos (arcilla y limos). También el cauce presenta una granulometría gruesa en toda se extensión.

P l i l ió i i i l l FLO 2D ú lPara la simulación inicial con el FLO-2D según las características principales del material dentro del cono de deyección, nos aproximamos a una muestra tipo “Glenwood2” (Ver Cuadro 4.3) que presenta en su mayor proporción el material de grava y arenagrava y arena.

Resultados de pruebas geognósticos en CansasFuente: ATA S.A

Simulación del flujoSimulación del flujo

Parámetro de entrada: INFLOWParámetro de entrada: INFLOW

Simulación del flujoSimulación del flujo

Parámetro de entrada: OUTFLOW

Análisis e Interpretación de ResultadosAnálisis e Interpretación de ResultadosSe puede observar que los tirantes máximos en la zona del cauce o garganta son de hasta 3.7 m debido a la acumulación de material aguas arriba de los diques existentes. En la parte baja de la quebrada, en la zona de encauzamiento se observan tirantes de hasta 4m debido a la disminución de la pendiente y el encajonamiento que se presenta antes de llegar a la confluencia con el río Ica.

Velocidades máximas (m/s)

Tirantes máximos (m)

Se observan las velocidades máximas simuladas en la quebrada Cansas dondesimuladas en la quebrada Cansas, donde se observan que llegan a los 6 m/s en la zona de garganta y 4 m/s en la parte baja de la quebrada.

Análisis e Interpretación de ResultadosAnálisis e Interpretación de ResultadosRealizando un “zoom” en la zona de diques existentes podemos verificar el funcionamiento de los mismos y los tirantes de acumulación de material. En la figura 6.8 se muestra el detalle de los diques donde los tirantes máximos se encuentran en el orden de los 3.7 m. También se observa que en el caso de los 4 primeros diques el flujo llega a sobrepasar las crestas lo que nos da una idea del estado

t l d di

Velocidades máximas (m/s)

actual de esos diques.

Tirantes máximos (m)

Realizando un “zoom” en la zona de los diques existentes podemos observar que las velocidades máximas que salen de los diques 2 y 4 alcanzan los 9 m/s d bid f t di tdebido a una fuerte pendiente en esos tramos y a la inestabilidad de los diques. En los diques restantes las velocidades máximas se encuentra en el orden de los 4.3 m/s

Análisis e Interpretación de ResultadosAnálisis e Interpretación de Resultados

Recomendaciones y conclusionesRecomendaciones y conclusiones

•Se recomienda estudios adicionales técnicos para el diseño de 13 diques que propone el PETACC, con la finalidad de determinar la viabilidad del proyecto. Desde el punto de vista , p y phidráulico, la conformación de una batería de diques ayudaría a la disminución de la velocidad y minimizaría la energía del flujo antes de llegar a la confluencia con el río Ica.

•Se recomienda elaborar un plan de mantenimiento de los diques ubicados en la p qgarganta de la quebrada Cansas, con el objeto de en eventos futuros cumplan su función de retención de sedimentos. El mantenimiento puede consistir de limpieza del material acumulado aguas arriba de los diques y reestructuración del material del dique en las zonas inestables.

•Se recomienda para un mejor análisis en el cono de deyección tener la topografía completa de la parte baja, con la finalidad de ubicar las posibles zonas afectadas ante un evento de huayco en la quebrada Cansas. Esto sería el paso inicial para elaborar un y q p pplano de amenaza en el pueblo de La Tinguiña

lcastillonavarro@yahoo.eshttp://aguaingenieria.blogspot.com