TAREA HIDROLOGIA LUNES

COOPERAZIONE INTERNAZIONALE

ESTUDIO HIDROLOGICO IDENTIFICACION DE ZONAS DE RIESGO EN LOS DISTRITOS DE LIMA CERCADO Y EL AGUSTINO, LIMA METROPOLITANA, PROVINCIA DE LIMA

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INFORME FINAL 14/05/09 ING. EDUARDO CHAVARRI V. 1

INFORME FINAL

ESTUDIO HIDROLOGICO DE IDENTIFICACION DE ZONAS DE RIESGO EN LOS DISTRITOS DE LIMA CERCADO Y EL AGUSTINO, LIMA

METROPOLITANA, PROVINCIA DE LIMA, DEPARTAMENTO DE LIMA, PER

CONTENIDO

1. INTRODUCCIN ...................................................................................................... 6

1.1. ANTECEDENTES ...................................................................................................... 6 1.2. OBJETIVOS .............................................................................................................. 6

2. ASPECTOS GENERALES DEL MBITO DEL ESTUDIO ................................ 8

2.1. METEOROLOGA...................................................................................................... 9 2.2. HIDROGRAFA ....................................................................................................... 10

3. OFERTA HDRICA MEDIA MENSUAL DEL RO RIMAC ............................ 11

3.1. ANLISIS DE CONSISTENCIA DE LA INFORMACIN HIDROMTRICA........................ 12 3.2. NATURALIZACIN DE LA SERIE HISTRICA............................................................ 12 3.3. ANLISIS DE FRECUENCIA DE LOS CAUDALES MEDIOS MENSUALES....................... 16

4. ANLISIS DE MXIMAS AVENIDAS ................................................................ 19

4.1. ANLISIS DE LA PRECIPITACIN MXIMA 24 HORAS ............................................. 19 4.2. ANLISIS DE FRECUENCIA DE LOS CAUDALES MXIMOS INSTANTNEOS DEL RO RIMAC PARA PERIODOS DE RETORNO DE 100 AOS Y 500 AOS RESPECTIVAMENTE ... 20 4.3. GENERACIN DE HIDROGRAMAS DE AVENIDA PARA PERIODOS DE RETORNO DE 100 AOS Y 500 AOS RESPECTIVAMENTE. ........................................................................ 21

5. DETERMINACIN DEL PERFIL DE FLUJO Y POSIBLES REAS DE INUNDACIN PARA PERIODOS DE RETORNO DE 100 Y 500 AOS............ 23

5.1. PERIODO DE RETORNO DE 100 AOS ..................................................................... 23 5.2. PERIODO DE RETORNO DE 500 AOS ..................................................................... 24

6. EVALUACIN DE LOS FENMENOS DE SOCAVACIN............................ 26


ESTUDIO HIDROLOGICO DE IDENTIFICACION DE ZONAS DE RIESGO EN LOS DISTRITOS DE LIMA CERCADO Y EL AGUSTINO, LIMA METROPOLITANA, PROVINCIA DE LIMA, PERU

_________________________________________________________________________________________ INFORME FINAL 14/05/09 ING. E. CHAVARRI V. 2

6.1. EVALUACIN DE LOS FENMENOS DE SOCAVACIN GENERAL Y LOCAL DEL CAUCE PARA LAS CRECIENTES CON PERIODO DE RETORNO DE 100 AOS Y 500 AOS.............. 26 6.2. PROYECCIN DE LA PROFUNDIZACIN DEL CAUCE EN LOS PRXIMOS 10 Y 20 AOS.................................................................................................................................... 31

7. EVALUACIN DE LOS CAMBIOS HIDROLGICOS A NIVEL DE LA CUENCA E INCIDENCIA DE LOS PROYECTOS DE PROTECCIN DE CAUCES ANTE LOS PELIGROS DE INUNDACIN ........................................... 37

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................... 38

8.1. CONCLUSIONES..................................................................................................... 38 8.2. RECOMENDACIONES ............................................................................................. 38




Cuadros

1. Pruebas de consistencia T de Student y F de Fisher periodo antes de puesta en operacin Yuracmayo y Marcapomacocha III

2. Pruebas de consistencia T de Student y F de Fisher periodo posterior a la puesta en operacin Yuracmayo y Marcapomacocha III

3. Caudales medios mensuales a niveles de persistencia de ocurrencia antes la regulacin de lagunas (Proyectos Yuracmayo y Marcapomacocha III)

4. Caudales medios mensuales a niveles de persistencia de ocurrencia despus de la regulacin de lagunas (Proyectos Yuracmayo y Marcapomacocha III)

5. Precipitacin mxima 24 horas por estacin para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos.

6. Pruebas de bondad de ajuste a distribuciones probabilsticas extremas de la serie de caudales mximos instantneos del ro Rimac

7. Tormentas mximas por subcuenca hidrogrfica ro Rimac para periodos de retorno de 100 aos (mm)

8. Tormentas mximas por subcuenca hidrogrfica ro Rimac para periodos de retorno de 500 aos (mm)

9. Informacin morfolgica de las subcuencas hmedas de la cuenca del ro Rimac

10. reas con problemas de inundacin para un Tr=100 aos 11. reas con problemas de inundacin para un Tr=500 aos 12. Calculo de la socavacin para el sector Vicentelo Bajo El Agustino

para Tr=100 aos y Tr=500 aos mediante el mtodo Lischtvan Levediev

13. Calculo de la profundidad de socavacin para el sector aguas abajo del Puente El Ejercito Cercado de Lima para Tr=100 aos y Tr=500 aos mediante el valor medio del calculo por diversos mtodos.

14. Calculo de la socavacin para el sector Vicentelo Bajo El Agustino para Tr=10 aos y Tr=20 aos mediante el mtodo Lischtvan Levediev




15. Calculo de la profundidad de socavacin para el sector aguas abajo del Puente El Ejercito Cercado de Lima para Tr=10 aos y Tr=20 aos mediante el valor medio del calculo por diversos mtodos.

Grficos

1. mbito general del Estudio 2. Caracterizacin de los caudales medios mensuales del ro Rimac

registrados en la Estacin Chosica 3. Histogramas de descargas medias mensuales (Septiembre 1955 a

Agosto 1971) 4. Volumen descargado del sistema de lagunas reguladas (Santa Eulalia,

Marcapomacocha y Yuracmayo), Volumen medio = 149.5 MMC/ano 5. Anlisis de frecuencia de los caudales medios mensuales del ro Rimac

en la estacin Chosica antes del aporte de los proyectos Yuracmayo y Marcapomacocha III

6. Anlisis de frecuencia de los caudales medios mensuales del ro Rimac en la estacin Chosica despus del aporte de los proyectos Yuracmayo y Marcapomacocha III

7. Vista del perfil de flujo en el sector Vicentelo Bajo para Tr=100 aos y Tr=500 aos

8. Vista del perfil de flujo en el sector aguas abajo Puente El Ejercito para Tr=100 aos y Tr=500 aos

9. Perfil rasante del fondo actual y socavado para Tr=100 aos y Tr=500 aos, zona Vicentelo Bajo El Agustino

10. Perfil rasante del fondo actual y socavado para Tr=100 aos y Tr=500 aos, zona aguas abajo Puente El Ejercito Cercado de Lima

11. Perfil rasante del fondo actual y socavado para Tr=10 aos y Tr=20 aos, zona Vicentelo Bajo El Agustino

12. Perfil rasante del fondo actual y socavado para Tr=10 aos y Tr=20 aos, zona aguas abajo Puente El Ejercito Cercado de Lima




Anexos Anexo N01

Pruebas de ajuste a distribuciones probabilsticas tericas de valores extremos para cada una de las estaciones de precipitacin mxima 24 horas.

Anexo N02 Simulacin del flujo en las secciones transversales correspondientes al sector aguas abajo Puente El Ejrcito para Tr=100 aos a Tr=500 aos

Anexo N03 1. Registro de descargas medias mensuales ro Rimac Estacin Chosica 2. Informacin adquirida al SENAMHI para actualizar la serie de caudales

medios mensuales ro Rimac Estacin Chosica 3. Anlisis de frecuencia Ajuste a probabilidades empricas 4. Hidrograma mxima avenida ro Rimac Estacin Chosica para Tr=100 aos 5. Hidrograma mxima avenida ro Rimac Estacin Chosica para Tr=500 aos 6. Hidrograma mxima avenida quebrada Jicamarca para Tr=100 aos 7. Hidrograma mxima avenida quebrada Jicamarca para Tr=500 aos 8. Hidrograma mxima avenida ro Rimac aguas abajo interseccin Qda.

Jicamarca Tr=100 aos 9. Hidrograma mxima avenida ro Rimac aguas abajo interseccin Qda.

Jicamarca Tr=500 aos 10. Simulacin del perfil de flujo del ro Rimac entre la confluencia Qda.

Jicamarca ro Rimac para un Tr=100 aos (Condiciones de flujo permanente)

11. Simulacin del perfil de flujo del ro Rimac entre la confluencia Qda. Jicamarca ro Rimac para un Tr=500 aos (Condiciones de flujo permanente)

Fotos 1. Limite aguas arriba Sector Vicentelo Bajo 2. Sector de Vicentelo Bajo, vista aguas arriba Puente Pirmide del Sol 3. Levantamiento topogrfico de la seccin del cauce mediante Estacin Total

TOPCOM GTS-220 4. Sector aguas abajo Puente El Ejrcito




1. Introduccin El presente estudio hidrolgico Identificacin de zonas de riesgo en los distritos de Lima Cercado y El Agustino, Lima Metropolitana, fue solicitado por el Gegrafo Sr. Csar Abad Prez en el contexto del proyecto Fomentar la participacin de jvenes e instituciones locales en actividades de preparacin ante desastres en dos distritos de Lima Metropolitana, Per. ECHO/DIP/BUD/2007/03002, co-financiado por Cooperazione Internazionale (COOPI) y la Direccin General de Ayuda Humanitaria de la Unin Europea. Las zonas de inters a ser investigadas fueron: (Grfico N01 y Plano P-01) La margen izquierda del ro Rimac del Cercado de Lima,

aproximadamente 5.0 km2. Lmites con la Av. Alfonso Ugarte al este, la Av. Oscar Benavides, la Av. Argentina al Sur, las calles Baha y Tpac Amaru al oeste y el ro Rimac al norte.

El rea de Vicentelo bajo al limitar con el ro Rimac, en el distrito El Agustino.

1.1. Antecedentes Estudios antecedentes se tienen los realizados por el Instituto Nacional de Desarrollo INADE durante los aos 1997 - 1998 dentro del Plan de Manejo y Estudios de Factibilidad del programa ambiental de la cuenca del ro Rmac. Asimismo se tienen estudios de vulnerabilidad y determinacin de viviendas en riesgo de colapso, desarrollados por el Instituto Nacional de Defensa Civil INDECI (2000) Finalmente el Instituto Geolgico Minero y Metalrgico INGEMMET tambin ha desarrollado estudios relacionados con la geodinmica de la cuenca del ro Rimac.

1.2. Objetivos Identificar las posibles reas inundables de los sectores adyacentes al

cauce del ro Rimac ante eventos de mximas avenidas. Evaluar los fenmenos de socavacin general y local del cauce del ro

Rimac Proyectar la profundizacin del cauce del ro Rimac en los prximos 10 y

20 aos.

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2. Aspectos generales del mbito del estudio La cuenca del ro Rmac es una de las cuencas hidrogrficas ms importantes del pas, al encontrarse dentro de ella la capital de la Repblica del Per, desempeando un rol vital como fuente de abastecimiento de agua para el consumo humano, agrcola y energtico. La cuenca del ro Rmac se origina en la vertiente occidental de la cordillera de los Andes a una altitud de aproximadamente 5 508 m.s.n.m, en el nevado Paca y aproximadamente a 132 km al nor-este de la ciudad de Lima, desembocando por el Callao en el Ocano Pacfico. El rea total de captacin es de 3 132 km, que incluye aquella de sus principales tributarios, Santa Eulalia (1 097.7 km) y Ro Blanco (193.7 km), tiene en total 191 lagunas. Conforme la cuenca se eleva de Lima hacia su fuente en la cordillera, el valle del ro vara de un amplio plano costero, en el cual est situada Lima, a un perfil de valle bien definido que sirve de soporte a actividades agrcolas y a importantes centros de poblacin tales como Vitarte, Chaclacayo, Chosica, Ricardo Palma y Matucana. En las partes ms altas de la cuenca, al Este de Surco (altura de 2 200 m.s.n.m), el valle se vuelve extremadamente angosto con paredes laterales con un talud muy empinado y paisajes espectaculares. Desde el punto de vista de la cantidad de agua precipitada sobre la cuenca del ro Rmac, se puede distinguir dos mbitos: Cuenca Seca La cumbre de los cerros en esta denominada cuenca seca va de 2 200 a 1 200 m.s.n.m salvo las nacientes de la quebrada seca de Jicamarca que bordea los 3 400 m.s.n.m. La cuenca seca propia del ro Rmac, entre Chosica y el mar tiene una extensin de 467.2 km y una longitud del curso de agua de 56.9 km. Se puede distinguir tres tramos bien definidos en este curso de agua: El primero entre Chosica y el ingreso de la Quebrada Jicamarca, tienen 21.5 km de longitud, con una pendiente de 2.4 por ciento y baja de los 966.0 a los 450.0 m.s.n.m.




El segundo tramo, desde el ingreso de quebrada Jicamarca hasta la zona de La Menacho (ingreso del ro Rmac a la ciudad de Lima), tiene 17.9 Km, de longitud, con una pendiente de 1.4 por ciento y baja de los 450.0 a los 195.0 m.s.n.m. El tercer tramo, desde la Menacho hasta la desembocadura del ro Rmac en el mar, va por la zona urbana de la ciudad de Lima y tiene 17.5 km., de longitud, con una pendiente de 1.1 por ciento y baja de 195.0 a 0.0 m.s.n.m. Cuenca Hmeda La cuenca hmeda del ro Rmac, desde las estribaciones occidentales de la Cordillera de los Andes hasta Chosica tiene una extensin de 2 237.2 km y muestra dos subcuencas principales, la del ro Santa Eulalia, con 1 097.7 km de extensin y la del ro San Mateo, con 1 139.5 km de extensin. Estas subcuencas tienen, a su vez, subcuencas secundarias: dos en el Santa Eulalia y dos en el Alto Rmac o San Mateo.

2.1. Meteorologa Temperatura Las temperaturas medias anuales registradas son 18.6C en Campo de Marte, 19.8C en Chosica, 14.5C en Matucana y 5.0 C en Ticlio a 150 m., 870 m., 2380 m. y 4400 m. , respectivamente. Las temperaturas mensuales varan de 15.3C a 22.7C en Campo de Mar te y 14.1C a 15.2C en la estacin Matucana. Humedad La humedad media anual tiene rangos de 85% en Campo de Marte, 71% en Chosica y 67% en Matucana. Velocidad y direccin del viento La velocidad del viento mensual flucta en un rango de 9.3 km/da a 14.8 km/da en Campo de Marte, de 13.0 km/da a 17.2 km/da en Matucana. Se observa una constante direccin de viento SO en Campo de Marte y Matucana.




Horas de Sol Las mayores horas de sol son 7.6 horas/da en abril en La Molina, mientras que la menor horas de sol son:0.6 h/da en agosto en la Estacin Hiplito Unanue. Evaporacin La evaporacin anual vara principalmente con las horas de sol y la humedad relativa. La mayor evaporacin es 4.6 mm/da y ha sido registrada en Matucana, mientras que la menor evaporacin es 1.4 mm/da y fue registrada en la estacin Hiplito Unanue.

2.2. Hidrografa Las principales subcuencas hidrogrficas dentro de la cuenca del ro Rimac son las siguientes: La subcuenca principal de Santa Eulalia tiene una extensin de 1 097.7 km, con una longitud de cauce de 69.0 km. Se puede distinguir dos subcuencas secundarias: Macachaca y Sacsa. La subcuenca principal del San Mateo tiene una extensin de 1 139.5 km2, con una longitud de cauce de 59.8 km. Tiene dos subcuencas secundarias laterales: el ro Blanco y la quebrada Parac. La subcuenca propia del San Mateo tiene una extensin de 804.7 km y una longitud de cauce de 59.8 km, con una pendiente de 6.5 por ciento que baja de los 4 850.0 a 966.0 m.s.n.m. La subcuenca del ro Blanco, es lateral a la subcuenca del San Mateo y tiene una extensin de 193.7 km, con una longitud de cauce de 33.0 km, con una pendiente de 3.3 por ciento que baja de 4 750.0 a 3 650.0 m.s.n.m. La subcuenca de la quebrada Parac, es tambin lateral a la subcuenca del San Mateo y paralela a la subcuenca del ro Blanco. Tiene una extensin de 141.1 km y una longitud de cauce de 20.0 km, con una pendiente de 7.5 por ciento, que baja de los 4 650.0 a 3 200.0 m.s.n.m.




3. Oferta hdrica media mensual del ro Rimac

La serie de caudales medios mensuales del ro Rimac registrados en la Estacin Chosica para el periodo septiembre 1967 a diciembre 2004 fueron utilizados como descriptores de la oferta hdrica media anual del ro Rimac:

- Caudal medio multianual : 30.8 m3/s

- Mximo caudal medio multianual : 140.6 m3/s

- Mnimo caudal medio multianual : 9.6 m3/s

La variacin temporal de los caudales medios mensuales del ro Rimac se muestran en el siguiente grfico.

Grfico N02

Caracterizacin de los caudales medios mensuales del ro Rimac registrados en la Estacin Chosica

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

Set Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul AgoMeses

Caud

al (m

3/s)

Caudal medio mensual Caudal mximo medio mensual Caudal mnimo medio mensual

Sin embargo debe sealarse que la serie antes mencionada fue alterada al ejecutar los proyectos Yuracmayo en 1995 y Sistema Marcapomacocha Marca III en el 2000.




3.1. Anlisis de consistencia de la informacin hidromtrica Con el fin de asegurar la calidad de la informacin, se realiz el anlisis de consistencia de la misma para los periodos de serie antes y despus de la ejecucin de los proyectos Yuracmayo y Marcapomacocha III. Los siguientes cuadros muestran la aplicacin de las pruebas T de Student para verificar consistencia en el valor medio y F de Fisher para verificar consistencia en el valor de la variancia en ambos periodos sealados. En ambos casos como los valores calculados son menores a los tabulares, se comprueba la consistencia de las series de caudales medios mensuales.

Cuadro N01 Pruebas de Consistencia T de Student y F de Fisher Periodo antes puesta operacin Yuracmayo y Marcapomacocha III

Periodos T calc. T tabla F calc. F Tabla Sept 1967-Ago 1980 Sept 1980-Ago 1994 0.450 2.060 0.374 2.604

Cuadro N02 Pruebas de Consistencia T de Student y F de Fisher

Periodo posterior puesta operacin Yuracmayo y Marcapomacocha III Periodos T calc. T tabla F calc. F Tabla

Sept 1994-Ago 1999 Sept 1999-Ago 2004 0.015 2.306 0.678 5.050

3.2. Naturalizacin de la serie histrica

Con el objeto de caracterizar la serie histrica natural del ro Rimac registrada en la estacin hidromtrica Chosica, se calcul la oferta hdrica del ro antes de la puesta en operacin de los proyectos Yuracmayo (1995) y Marcapomacocha III (2000).

En primer trmino se verific la consistencia de la informacin al relacionar lo aforado en el ro Rimac en la estacin Chosica y lo registrado por las subcuencas Santa Eulalia y San Mateo en las estaciones hidromtricas Autista y Anyahuari respectivamente.

Si consideramos la serie de caudales naturales medios mensuales de la cuenca del ro Santa Eulalia durante el periodo comn 1955 a 1971, aforados en la Estacin Autisha, se obtiene un caudal persistente al 50% del tiempo de 9.6 m3/s equivalente a 302.7 MMC/ao. De la misma manera, si consideramos




la serie de caudales naturales medios mensuales de la cuenca del ro San Mateo, aforado en la Estacin Anyahuari, se obtiene un caudal persistente al 50% del tiempo de 14.1 m3/s equivalente a 444.7 MMC/ao. La suma de ambos caudales anteriormente sealados es de 23.8 m3/s equivalente a 747.4 MMC/ao.

Los clculos anteriormente realizados son comparables y demuestran relacin con lo aforado en la estacin Chosica entre 1940 a 1993, que al 50% de persistencia es de 22.9 m3/s equivalente a 722.2 MMC/ao.

El grfico N03, tiene por finalidad mostrar la rel acin entre los caudales producidos en las cuencas Santa Eulalia y San Mateo, con lo aforado en la estacin Chosica.

Grfico N03

Histogramas de descargas medias mensuales (Setiembre 1955 a Agosto 1971)

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0


Caud

al (m

3/s)

Cuencas ros Santa Eulalia y San Mateo (Estaciones Autisha y Anyahuari),Qmedio=23.8 m3/sCuenca del ro Rmac - Estacin Chosica, Qmedio=22.9 m3/s

El segundo paso fue calcular el aporte hdrico de las lagunas reguladas de las subcuencas Santa Eulalia, Marcapomacocha y San Mateo.




Volumen descargado del sistema de lagunas reguladas (Santa Eulalia, Marcapomacocha y

Yuracmayo). Vol.Medio=149.5 MMC/ao

0.020.040.060.080.0

100.0120.0140.0160.0180.0200.0

2000-2001 2001-2002 2002-2003 2003-2004

Ao

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(MM

C/a

o)

Segn informacin proporcionada por SEDAPAL1, correspondiente a la operacin de las lagunas reguladas de las subcuencas Santa Eulalia, San Mateo y Marcapomacocha, el volumen promedio descargado por las lagunas reguladas durante el periodo septiembre 2000 a agosto 2004 fue en promedio de 149.5 MMC, siendo la capacidad total de almacenamiento de 282.35 MMC.

Grfico N04

El tercer paso consisti en analizar la oferta hdrica del ro Rmac despus de iniciada la operacin de los proyectos Yuracmayo (1995) y Marcapomacocha III (2000). Para este caso se evalu lo aforado en la estacin Chosica registrada por el SENAMHI y en bocatoma La Atarjea registrada por SEDAPAL, para el periodo comn de anlisis entre septiembre 2000 a agosto 2004, encontrando los siguientes resultados:

- Estacin Chosica: 1167.9 MMC/ao

- La Atarjea: 871.5 MMC/ao

1 Disponible hasta Julio 2005




Finalmente, se relacion lo calculado en el primer paso: Volumen medio anual natural de 722.2 MMC/ao, aforado en la estacin Chosica entre 1940 a 1993 y lo calculado en el segundo paso: Volumen medio anual calculado de 149.5 MMC descargado por las lagunas reguladas durante el periodo septiembre 2000 a agosto 2004. La suma de estos dos volmenes es de 871.7 MMC/ao, cantidad similar a la registrada por SEDAPAL en bocatoma La Atarjea.

Esto ltimo demuestra la certeza de los clculos realizados para la determinacin del volumen natural medio anual del ro Rimac y del volumen descargado por las lagunas reguladas de las cuencas Santa Eulalia, Marcapomacocha y San Mateo.




3.3. Anlisis de frecuencia de los caudales medios mensuales

El anlisis de frecuencia de los caudales medios mensuales del ro Rimac fue realizado para antes y despus de la derivacin de agua desde las lagunas reguladas de las subcuencas Santa Eulalia, Marcapomacocha y San Mateo.

Para caracterizar el comportamiento del caudal medio mensual del ro Rimac, se utilizaron los siguientes descriptores estadsticos en funcin a su probabilidad de ocurrencia:

- Caudal mximo medio mensual equivalente al caudal al 25% de persistencia de ocurrencia.

- Caudal medio mensual equivalente al caudal al 50% de persistencia de ocurrencia.

- Caudal mnimo probable para las actividades agrcolas equivalente al caudal al 75% de persistencia de ocurrencia.

- Caudal mnimo probable para las actividades de abastecimiento poblacional y energtico equivalente al caudal al 95% de persistencia de ocurrencia.

El anlisis de frecuencia de los caudales medios mensuales del ro Rimac antes de la operacin de las lagunas reguladas de las subcuencas Santa Eulalia, Marcapomacocha y San Mateo fue realizado a partir de la serie histrica de los aos hidrolgicos comprendida entre septiembre 1967 a agosto 1996, en razn de que la literatura reporta cambios continuos de la ubicacin de la estacin antes del ao 1967.

Cuadro N03 Caudales medios mensuales a niveles de persistencia de ocurrencia antes de regulacin lagunas (Proyectos Yuracmayo y

Marcapomacocha III)

Persistencia de Ocurrencia Set Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Prom. Q.mximo medio mensual = Q25% 20.99 18.72 22.54 26.72 47.96 65.33 140.57 66.01 38.79 33.41 29.46 30.61 45.09 Q.medio mensual = Q50% 19.17 15.01 16.72 22.98 35.24 54.62 57.97 45.34 23.82 17.02 15.72 15.62 28.27 Q.persistente al 75% prob.ocurrencia 13.45 14.63 15.87 20.48 29.03 53.56 50.99 36.97 23.10 16.08 15.28 15.33 25.40 Q.persistente al 95% prob.ocurrencia 11.00 12.77 11.29 11.28 21.82 26.65 41.28 27.52 22.41 15.40 13.88 14.53 19.15

El siguiente grfico muestra la variabilidad del caudal medio mensual del ro Rimac.




Grfico N05

Anlisis de frecuencia de los caudales medios mensuales del ro Rimac en la Estacin Chosica antes de aporte Yuracmayo y Marcapomacocha

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0


Caud

al (m

3/s)

Q.mximo medio mensual = Q25% Q.medio mensual = Q50%Q.persistente al 75% prob.ocurrencia Q.persistente al 95% prob.ocurrencia

El anlisis de frecuencia de los caudales medios mensuales del ro Rimac despus de la operacin de las lagunas reguladas de las subcuencas Santa Eulalia, Marcapomacocha y San Mateo fue realizado a partir de la serie histrica de los aos hidrolgicos comprendida entre septiembre 1996 a agosto 2004, en razn de la disponibilidad de informacin procesada por el SENAMHI para stos ltimos aos.

Cuadro N04 Caudales medios mensuales a niveles de persistencia de ocurrencia despus de la regulacin de lagunas (Proyectos Yuracmayo y

Marcapomacocha III)

Persistencia de Ocurrencia Set Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Prom. Q.mximo medio mensual = Q25% 27.70 26.30 29.90 36.34 58.26 72.29 78.92 59.40 36.72 31.58 28.03 26.89 42.69 Q.medio mensual = Q50% 23.14 22.37 26.39 35.81 56.62 71.86 64.27 43.80 27.65 25.27 23.12 22.28 36.88 Q.persistente al 75% prob.ocurrencia 22.56 19.95 22.71 30.90 28.10 48.00 37.70 32.60 22.80 22.13 22.30 21.79 27.63 Q.persistente al 95% prob.ocurrencia 17.88 19.32 18.82 18.93 25.60 44.00 30.20 17.88 16.82 17.21 17.58 18.20 21.87




El siguiente grfico muestra la menor variabilidad del caudal medio mensual del ro Rimac con respecto al grafico N06.

Grfico N06

Anlisis de frecuencia de los caudales medios mensuales del ro Rimac en la Estacin Chosica despues de la incorporacin de Yuracmayo y Marcapomacocha

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0


Caud

al (m

3/s)

Q.mximo medio mensual = Q25% Q.medio mensual = Q50%Q.persistente al 75% prob.ocurrencia Q.persistente al 95% prob.ocurrencia

La incorporacin de la regulacin de las lagunas por los sistemas Yuracmayo y Marcapomacocha explica la diferencia encontrada sobre el comportamiento de los caudales medios mensuales del ro Rimac en la Estacin Chosica. En general se observa la disminucin de los caudales mximos medios mensuales y el aumento de los caudales medios mensuales producto de la regulacin de los sistemas.




4. Anlisis de mximas avenidas 4.1. Anlisis de la precipitacin mxima 24 horas

La informacin de la precipitacin mxima 24 horas fue sometida al anlisis de frecuencia respectivo, considerando las siguientes distribuciones probabilsticas tericas: Gumbel I, LogNormal, Lognormal 3 parmetros, Log Pearson III (Por mxima verosimilitud y momentos).

El anexo N01, contiene los anlisis respectivos por estacin y periodo de retorno calculado.

Los resultados encontrados para periodos de retorno (Tr) de 100 aos y 500 aos se muestran en el siguiente cuadro:

Cuadro N05 Precipitacin mxima 24 horas por estacin para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos

UTM (m) Periodo de retorno (aos) Estacin Norte Este

Altitud (m) 100 500

Marcapomacocha 8737609 354537 4600 58.3 72.1 Milloc 8720643 353071 4400 50.8 60.0 Canta 8731911 321832 2832 45.2 54.0 Pariacancha 8741207 336332 40.5 48.0 Matucana 8691498 349306 2350 39.5 48.2 Yantac 8730357 383661 600 38.9 47.5 Sta. Eulalia 8683955 318477 1020 35.3 45.5 Autisha 8702337 324727 2100 34.5 42.4 Carampoma 8711702 334669 3272 35.0 37.0 Huamantanga 8728149 309125 3400 33.0 39.9 Lachaqui 8772703 323702 3650 15.6 16.9 aa 8674622 300281 566 7.4 9.5 Aeropuerto Internacional 8672556 269633 13 2.4 3.0




4.2. Anlisis de frecuencia de los caudales mximos instantneos del ro Rimac para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos respectivamente

El anlisis de frecuencia de los caudales mximos instantneos se realiz en base a la informacin de descargas mximas instantneas procesadas por SENAMHI2.

El cuadro N03 del anexo N03, muestra el ajuste de los caudales mximos instantneos a una distribucin emprica conocida como Weilbull.

El siguiente cuadro N06, muestra las pruebas de ajuste a las distribuciones de probabilidad terica para eventos extremos como: Gumbel I, Log-Normal, Log-Normal 3 Parmetros y Log-Pearson III para el clculo de parmetros mediante mxima verosimilitud y momentos.

Cuadro N06 Pruebas de ajuste a distribuciones probabilsticas extremas de la serie de caudales mximos instantneos del ro Rimac

Log-Pearson III Gumbel I Log-Normal Log-Normal 3P Mxima Verosimilitud Momentos

Periodo de

retorno (aos)

Caudal de mx. avenida

estimada (m3/s)

Porcentaje del error estndar

(%)


estimada (m3/s)


(%)


estimada (m3/s)


(%)


estimada (m3/s)


(%)


estimada (m3/s)


(%)

1.005 30.7 39.6 50.6 50.9 52.4 1.05 59.8 61.7 66.3 67.4 67.9 1.25 93.2 90.4 89.5 90.3 89.8

2 137 135 130 129 128.0 5 197 5.33 201 6.16 200 6.88 197 6.93 197.0 7.2 10 236 5.7 248 7.14 254 8.52 251 8.85 254.0 9.36 20 274 6.01 295 8.11 311 10.4 312 11.3 319.0 12.5 50 322 6.35 359 9.33 393 13 404 15 419.0 17.5

100 359 6.55 408 10.2 461 14.9 484 18.1 509.0 21.7 200 395 6.72 460 11 534 16.8 575 21.3 613.0 26.2 500 443 6.91 532 12 640 19.2 716 25.7 777.0 32.5

Se evalu la mejor estimacin mediante el valor del porcentaje de error estndar (%), resultando que la distribucin terica Log-Pearson III utilizando el

2 Estudio de defensa riberea de los predios Parcela de San Jos de Huampani, Parcela El Tronco de Huampan y Parcela El Rosario de Huampan, Mansen + Kuroiwa, Dic-2000, pg.25




mtodo de mxima verosimilitud, reproduce mejor los caudales de mximas avenidas. Entonces para un periodo de retorno (Tr) de 100 aos corresponde un caudal mximo de 509 m3/s y para un Tr de 500 aos corresponde un caudal mximo de 777 m3/s.

4.3. Generacin de hidrogramas de avenida para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos respectivamente. El proceso de generacin de los hidrogramas de avenida para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos fueron realizados mediante la utilizacin del programa HecHMS: En base al anlisis de frecuencia de la informacin de precipitacin mxima

24 horas, se realiz el trazo de las curvas isoyetas con el objeto de encontrar la lmina de precipitacin mxima 24 horas representativa de cada una de las subcuencas del ro Rimac.

Se asumi en base a la experiencia y observaciones de campo que las precipitaciones mximas en la cuenca hmeda tienen una duracin tpica de 06 horas y se distribuyen de manera normal o gaussiana. En los cuadros N07 y N08, se presentan las tormentas mximas por subcuenca hidrogrfica del ro Rimac para un periodo de retorno de 100 aos y 500 aos respectivamente.

Los hidrogramas de avenida resultantes para el ro Rimac en la estacin Chosica, para periodos de retorno de 100 y 500 aos respectivamente previa calibracin con los resultados encontrados en el cuadro N06, se presentan en los cuadros N04 y N05 del anexo N03.

Una vez calibrados los hidrogramas de avenida para la estacin Chosica, fueron calculados los hidrogramas de avenida para Tr = 100 aos y Tr = 500 aos resultantes en la confluencia de la quebrada Jicamarca con el ro Rimac. Los resultados se muestran en los cuadros N06 y N07 del anexo N03.




Cuadro N07 Tormentas mximas por subcuenca hidrogrfica ro Rimac para un periodo de retorno de 100 aos (mm)

Macachaca Sacsa Parac Blanco Sta Eulalia San Mateo Huaycoloro

Horas Porcentaje distribucin Lamina (cm)

Lmina Acumulada

(cm) Lamina

(cm) Lmina

Acumulada (cm)

Lamina (cm)

Lmina Acumulada

(cm) Lamina

(cm) Lmina

Acumulada (cm)

Lamina (cm)

Lmina Acumulada

(cm) Lamina

(cm) Lmina

Acumulada (cm)

Lamina (cm)

Lmina Acumulada

(cm)

1 0.1 4.50 4.50 4.50 4.50 4.40 4.40 4.00 4.00 3.50 3.50 3.50 3.50 1.80 1.80

2 0.2 9.00 13.50 9.00 13.50 8.80 13.20 8.00 12.00 7.00 10.50 7.00 10.50 3.60 5.40

3 0.2 9.00 22.50 9.00 22.50 8.80 22.00 8.00 20.00 7.00 17.50 7.00 17.50 3.60 9.00

4 0.2 9.00 31.50 9.00 31.50 8.80 30.80 8.00 28.00 7.00 24.50 7.00 24.50 3.60 12.60

5 0.2 9.00 40.50 9.00 40.50 8.80 39.60 8.00 36.00 7.00 31.50 7.00 31.50 3.60 16.20

6 0.1 4.50 45.00 4.50 45.00 4.40 44.00 4.00 40.00 3.50 35.00 3.50 35.00 1.80 18.00

Cuadro N08

Tormentas mximas por subcuenca hidrogrfica ro Rimac para un periodo de retorno de 500 aos (mm) Macachaca Sacsa Parac Blanco Sta Eulalia San Mateo Huaycoloro

Horas Porcentaje distribucin Lamina (cm)

Lmina Acumulada

(cm) Lamina

(cm) Lmina

Acumulada (cm)

Lamina (cm)

Lmina Acumulada

(cm) Lamina

(cm) Lmina

Acumulada (cm)

Lamina (cm)

Lmina Acumulada

(cm) Lamina

(cm) Lmina

Acumulada (cm)

Lamina (cm)

Lmina Acumulada

(cm)

1 0.1 5.00 5.00 5.00 5.00 5.50 5.50 5.00 5.00 4.20 4.20 4.50 4.50 2.00 2.00

2 0.2 10.00 15.00 10.00 15.00 11.00 16.50 10.00 15.00 8.40 12.60 9.00 13.50 4.00 6.00

3 0.2 10.00 25.00 10.00 25.00 11.00 27.50 10.00 25.00 8.40 21.00 9.00 22.50 4.00 10.00

4 0.2 10.00 35.00 10.00 35.00 11.00 38.50 10.00 35.00 8.40 29.40 9.00 31.50 4.00 14.00

5 0.2 10.00 45.00 10.00 45.00 11.00 49.50 10.00 45.00 8.40 37.80 9.00 40.50 4.00 18.00

6 0.1 5.00 50.00 5.00 50.00 5.50 55.00 5.00 50.00 4.20 42.00 4.50 45.00 2.00 20.00

Asimismo, la informacin morfolgica necesaria para construir el modelo de cuenca dentro del programa HecHMS, se muestra en el siguiente cuadro N09.

Cuadro N09 informacin morfolgica de las subcuencas hmedas de la cuenca del ro Rimac

Subcuencas hmedas rea (km

2) Longitud cauce principal (km) Desnivel (m) Pendiente (%)

Macachaca 328.0 24.5 4850 - 3400 4.9 Sacsa 155.7 24.5 4600 - 3400 4.9 Sta.Eulalia 614.0 39.5 4850 - 3400 6.2 Parac 141.1 20.0 4650 - 3200 7.8 Blanco 193.7 33.0 4750 - 3650 3.3 San Mateo 804.7 59.8 4850 - 966 6.5




5. Determinacin del perfil de flujo y posibles reas de inundacin para periodos de retorno de 100 y 500 aos

La determinacin del perfil de flujo y posibles reas de inundacin para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos se realizo mediante la simulacin hidrulica en rgimen permanente utilizando el programa HecRAS. La informacin topogrfica fue obtenida de un levantamiento topogrfico de los sectores en estudio mediante una estacin total TOPCOM GTS-220. (Plano P-2)

En el anexo N02, se muestran para cada uno de los sectores en estudio, las secciones transversales de las progresivas cada 200 m.

5.1. Periodo de retorno de 100 aos

Las reas urbanas propensas a inundacin se muestran en el Plano P-03 y son las siguientes:

Cuadro N10

reas con problemas de inundacin para Tr=100 aos Zona Urbana con problemas de inundacin Sector Progresivas Margen izquierda Margen Derecha

9+600 Malecn Miguel Checa Eguiguren cda.11 Vicentelo bajo

8+800 Asientamiento Humano San Jos de Tres Puertas

3+800 Calles Delgado La Unin, R.Delfn, E.Montes

3+300 a 3+100 Pueblo Joven Morales Duarez

2+400 a 2+250 Pueblo Joven Mirones Alto, Cda. 15 Av. Vicente Morales Duarez y Calles Melgarejo,La Mariscala

1+600 a 1+400 Cdas. 21, 22 y 23 Av. Vicente Morales Duarez Malecn Rimac, Jirones L de los Angeles, Puerto Barrios

Aguas abajo Pte.Ejrcito

0+800 a 0+400 Cda 29 Malecn Rimac




5.2. Periodo de retorno de 500 aos

Las reas urbanas propensas a inundacin se muestran en el Plano P-04 y son las siguientes:

Cuadro N11

reas con problemas de inundacin para Tr=500 aos Zona Urbana con problemas de inundacin Sector Progresivas Margen izquierda Margen Derecha

9+600 Malecn Miguel Checa Eguiguren cda.11

9+500 a 9+250 Malecn Miguel Checa Eguiguren cdas.10 y 09 Vicentelo bajo

8+800 Asientamiento Humano San Jose de Tres Puertas

3+900 a 3+000

Pueblo Joven Morales Duarez y Calles Delgado La Unin, R.Delfn, La Cocotera, Legin Peruana, Coraceros, Ganaderos, E.Montes,General Buenda.

2+600 a 2+200

Pueblo Joven Mirones Alto, Pueblo Joven M. Rojas y Calles 15 de Agosto, ngeles, Monzn, Trujillo, El Milagro, Huando, Vera, M.Rojas, Progreso, Melgarejo,La Mariscala

1+600 a 1+400 Cdas. 21, 22 y 23 Av. Vicente Morales Duarez Malecn Rimac, Jirones L de los Angeles, Puerto Barrios

Aguas abajo Pte.Ejrcito

1+050 a 0+400 Cdas.28 y 29 Malecn Rimac




Grfico N07 Vista del perfil de flujo en el secto r Vicentelo Bajo para Tr=100 aos y Tr=500 aos

11400

11200

11000

10800

10600

10400

10200

10000

9800

9600

9400

Estudio Identificacin .Zonas Riesgo Cercado Lima y El AgustinoLegend

WS TR 100 YearWS TR 500 Year

GroundBank Sta

Grfico N08 Vista del perfil de flujo en el sector Aguas Abajo Puente El Ejrcito

(Cercado de Lima) para Tr=100 aos y Tr=500 aos

4800

4400

4200 4000

3800 3600

3400 3200

3000 2800

2600

2400

2200

2000

1800

1600 1400

1200

1000

800

600

200

Estudio Identificacin .Zonas Riesgo Cercado Lima y El AgustinoLegend

WS TR 100 YearWS TR 500 Year

GroundBank Sta




6. Evaluacin de los fenmenos de socavacin

El clculo del proceso de socavacin para los sectores en estudio, se realiz en base a la informacin disponible en cada caso:

Para el sector Vicentelo Bajo (El Agustino), el clculo fue realizado mediante la aplicacin del modelo de Lischtvan Levediev:

Para el sector aguas abajo del Puente del Ejercito (Cercado de Lima), el clculo fue realizado mediante el promedio de una serie de modelos de socavacin presentes en la literatura que tienen en cuenta las caractersticas hidrodinmicas y granulometra del cauce, como son: Lischtvan Levediev, Laureen, Blench, Maza-Garca, Maza-Echavarria, Kellerhall, Shields, Einstein y Meyer Meter

6.1. Evaluacin de los fenmenos de socavacin general y local del cauce para las crecientes con periodo de retorno de 100 aos y 500 aos Los clculos de la socavacin para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos respectivamente, se presentan en las siguientes cuadros y grficos. Para el sector Vicentelo Bajo (El Agustino), Cuadro N10 y Grfico N09.

La mayor socavacin calculada se registra en la progresiva 11+400 con 3.24 m. para un Tr=100 aos y 4.29 m. para un Tr=500 aos. La menor socavacin calculada se registra en la progresiva 9+600 con 0.72 m. para un Tr=100 aos y 0.86 m. para un Tr=500 aos.

Para el sector aguas abajo Pte del Ejercito (Cercado de Lima), Cuadro N11 y Grfico N10. La mayor socavacin calculada se registra en la progresiva 4+000 y 2+800 con 5.67 m. para un Tr=100 aos y 6.98 m. para un Tr=500 aos, respectivamente. La menor socavacin calculada se registra en la progresiva 0+600 con 1.62 m. para un Tr=100 aos y 2.15 m. para un Tr=500 aos.

Los Planos P-05 y P-06 muestran los mapas de socavacin para Tr=100 aos y Tr=500 aos, respectivamente.

COOP

ERAZ

IONE

INTE

RNAZ

IONA

LE

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____

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____

____

____

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____

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____

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____

____

____

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14

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= 1

00

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Tr

= 5

00

aos

Tr

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00

aos

Tr

= 5

00

aos

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00

aos

Tr

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00

aos

Tr

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100

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00

aos

Tr

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00

aos

Tr

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500

aos

Tr

= 1

00

anis

Try =

50

0 an

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1140

0 51

2.4

750.

5 3.

43

4.32

31

.48

33.4

8 2.

09

1.96

6.

67

8.61

3.

24

4.29

11

200

512.

4 75

0.5

4.00

4.

84

37.4

39

.84

1.36

1.

36

5.81

7.

49

1.81

2.

65

1100

0 51

2.4

750.

5 3.

23

4.06

36

.67

38.9

2 1.

98

1.87

5.

90

7.64

2.

67

3.58

10

800

512.

4 75

0.5

2.88

3.

29

49.3

1 50

.63

1.78

2.

04

4.66

6.

19

1.78

2.

90

1060

0 51

2.4

750.

5 2.

20

2.78

61

.14

63.3

8 2.

25

2.15

3.

92

5.17

1.

72

2.39

10

400

512.

4 75

0.5

2.14

2.

63

57.5

8 59

.1

2.50

2.

53

4.11

5.

47

1.97

2.

84

1020

0 51

2.4

750.

5 3.

31

3.93

57

.92

59.8

6 1.

20

1.28

4.

09

5.41

0.

78

1.48

10

000

512.

4 75

0.5

2.60

3.

25

52.0

6 55

.58

2.00

1.

89

4.46

5.

74

1.86

2.

49

9800

51

2.4

750.

5 2.

68

3.07

57

.21

57.2

1 1.

73

2.02

4.

13

5.61

1.

45

2.54

96

00

512.

4 75

0.5

2.67

3.

43

73.4

3 79

.93

1.36

1.

20

3.39

4.

29

0.72

0.

86

9400

51

2.4

750.

5 2.

50

3.24

50

.8

68.7

2 2.

19

1.54

4.

55

4.85

2.

05

1.61

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_____________________________________________________________________________________________


6.2. Proyeccin de la profundizacin del cauce en los prximos 10 y 20 aos

Para proyectar a corto plazo el comportamiento del cauce del ro Rimac se analiza el proceso de produccin de sedimentos en la parte alta de la cuenca que finalmente son depositados en la parte baja de la misma donde se ubican los sectores bajo estudio. Segn el Plan de Manejo y Estudios de Factibilidad del Programa Ambiental de la cuenca del ro Rimac3, la tasa de descarga de sedimentos del ro Rimac corresponde al transporte del material del lecho y al producto de deslizamientos y huaycos ms que a fenmenos de erosin a nivel laminar. Esto hace suponer que en aos hidrolgicos normales en el sector aguas debajo de Puente El Ejercito, los sedimentos depositados durante el ao, son en gran parte evacuados al mar durante la poca de lluvias, manteniendo prcticamente invariable el acorazamiento del cauce y por consiguiente la profundidad del cauce. Sin embargo este comportamiento puede ser diferente en el sector de Vicentelo Bajo, donde los sedimentos tienden a depositarse, generando el aumento de altura del lecho de cauce. Ahora bien, si se presentara durante el corto plazo (de 10 a 20 aos) una mxima avenida, esta pudiera incrementar la profundidad mxima del cauce por socavacin. Es por ello que al igual que el clculo de la socavacin para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos desarrollado en el punto anterior, se ha realizado los clculos de la socavacin mxima para periodos de retorno de 10 aos y 20 aos respectivamente. Los clculos de la socavacin para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos respectivamente, se presentan en los siguientes cuadros y grficos.

Para el sector Vicentelo Bajo (El Agustino), Cuadro N12 y Grfico N11. La mayor socavacin calculada se registra en la progresiva 11+400 con 1.90 m. para un Tr=10 aos y 2.28 m. para un Tr=20 aos. La menor

3 Estudio Plan de Manejo y Estudios de Factibilidad del programa ambiental de la cuenca del ro Rmac, Asociacin Louis Berger International-Tropical Research & Development-ECSA Ingenieros, INADE 1998.




socavacin calculada se registra en la progresiva 10+200 con 0.86 m. para un Tr=20 aos.

Para el sector aguas abajo Pte del Ejercito (Cercado de Lima), Cuadro N13 y Grfico N12. La mayor socavacin calculada se registra en la progresiva 4+000 con 3.7 m. para un Tr=10 aos y 4.3 m. para un Tr=20 aos, respectivamente. La menor socavacin calculada se registra en la progresiva 0+200 con 1.03 m. para un Tr=10 aos y 1.22 m. para un Tr=20 aos.

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TAREA HIDROLOGIA LUNES

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