Lima, Marzo 2011
TRATAMIENTO DE CAUCES DE LOS RIOS DEL PERU, PARA EL CONTROL DE INUNDACIONES
III CONGRESO NACIONAL DEL AGUA
Tomás Alfaro
Recurrencia de peligros naturales: inundaciones
Recurrencia de peligros naturales: inundaciones
1915 1925 1935 1945 1955 1965 1975 1985 1995 20050
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
Caudales máximos anuales
R. Chancay Lambayeque R. Chira R. CañeteR. Pisco R. Piura R. Tumbes
Eventos extraordinarios, muy intensos (FEN): 50 años
Eventos intenso: 9-10 años
Eventos moderados: 1-4 años
FEN 25/26
FEN 82/83
FEN 97/98
Impactos socio económico
Efectos en la Salud y pérdidas de vida humana
Aumento del riesgo de incidencia de dengue, fiebre amarilla y malaria, por las condiciones favorables para la reproducción del vector.
Daños en sectores productivosAgricultura y la pesca, representa cerca del 50% de los daños.
Daños en la infraestructura de serviciosCarreteras, puentes, postas, hospitales, alcantarillado, viviendas.
Millones de dólares Estimación de daños asociados con El Niño, 1982 - 1983 y 1997 – 1998
País 1982-1983 1997-1998 Bolivia 1,372 527 Colombia nd 564 Ecuador 1,051 2,882 Perú 3,283* 3,500*** 7 % del PBI
** 5 % del PBI
CAF-2000
Acciones
Antes de la Reforma Agraria
En la Reforma Agraria
En el periodo de 1997 al 2009
Entidades privadas, asumieron la responsabilidad de la construcción de obras de defensa ribereña.
Estado desempeñó un papel más activo. Asume el mantenimiento de cauces.
Adquirió maquinaria pesada, para prevención del FEN 1998.Ejecutó el PERPEC, con una inversión de mas 400 millones de soles, para mas de 1800 proyectos, que benefició a 700 mil familias y protegió a más 800 mil ha.
La Ley Nº 29338 Ley de Recursos Hídricos, refiere la necesidad de mantener la faja marginal; desarrollar Programas de control para la protección de centros poblados, Programa de control para la protección de áreas productivas y Programa de protección de infraestructura hidráulica, a través de acciones estructurales y no estructurales.
2011………
Metodología: Definición del ámbito
Metodología: Inventario de puntos críticos
Departamento: Lambayeque
Provincia: Chiclayo
Distrito: Chongoyape
Río: Chancay Lambayeque
CódigoCoordenadas en UTM Sector o
lugar Amenaza Efectos previsibles
Elementos expuestos Antecedentes Recomendaciones
Longitud (X) Latitud (Y)
01 629795 9242382 Carniche Alto
Inundación y erosión
Cambio de cauce,
Tramo carretera la Ramada-San Carlos
Inundación de terrenos agrícolas, ensanchamiento del cauce y deterioro de la carretera durante El Fenómeno El Niño
Descolmatación y conformación de cauce.
erosión de riberas
Construcción de un dique en la margen izquierda.
colmatación de cauce y vegetación
Terrenos de cultivos
Construcción de una batería de espigones.
interrupción de carreteras
Metodología: Red geodésica, puntos de orden “C”
Monumentación y georreferenciación de hitos de concreto a ambas márgenes del cauce del río, ubicados en lugares estratégicos. Esta red debe ser validada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN).
Metodología: Caudal máximo de diseño
La hidrología de los ríos del Perú, es muy variado.
Los ríos de la vertiente del Pacífico, corto recorrido, irregulares en su caudal con avenidas en los meses de diciembre a marzo cuando las lluvias se incrementan y en los meses de estiaje. Los ríos de la vertiente del Atlántico, se caracterizan por su largo recorrido, su abundante caudal y en su mayoría son navegables.
Los ríos de la Hoya del Titicaca, llevan sus aguas al lago Titicaca. Tienen marcada pendiente de corto recorrido y torrentoso, no navegables.
Dependiendo del tipo de información, calidad y cantidad se elige el método para el cálculo del caudal máximo, para una recurrencia de 10, 25 ó 50 años (Guía Metodológica
para Proyectos de Protección y/o Control de Inundaciones en Aéreas Agrícolas o Urbanas).
Método estadístico:
Registro mínimo de 20 años de caudales máximos anuales (recomendable 30-40 años). Basado en el análisis de la frecuencia de las crecidas. El caudal es considerado como una variable aleatoria continua, que permite evaluar su distribución estadística; puede ser ajustado a una ley teórica de probabilidad (eventos extremos).
Distribución Normal.
Distribución Log-Normal 2, 3 parámetros.
Distribución Gamma 2 parámetros
Distribución Pearson Tipo III
Distribución Gumbel o extrema tipo I
Distribución LogGumbel
Pruebas de bondad de ajuste
Las pruebas de Bondad de ajuste más comunes son: prueba de Anderson Darling, prueba de Kolmogorov – Smirnov y prueba de Chi cuadrado.
Método hidrológico: cuencas medianas
Cuando se dispone de información pluviométrica, referido a precipitación máxima para 24 horas. Simular el proceso lluvia-escorrentía.
Método del Hidrograma unitario Hidrogramas unitarios sintéticos Modelo HEC-HMS Método SCS-CN
Método racional: cuencas pequeñas
Estimar escorrentía directa. Distribución de la precipitación neta es uniforme espacial y temporal.
Fórmula Racional
Fórmula de Mac Math
Caso Chancay Lambayeque
La cuenca de Chancay Lambayeque se caracteriza por tener información hidrométrica, hasta la bocatoma Raca Rumi; a partir de este lugar hasta la desembocadura en el mar, disponen de precipitación máxima parta 24 horas. Por lo tanto, en el primer caso se aplicó el método estadístico y en el segundo caso el modelo HEC-HMS.
Los caudales máximos son: 554, 921 y 1,290 m3/s, para los tiempos de retorno de 10, 25 y 50 años respectivamente.
Metodología: Topografía
Debe abarcar el cauce, ambas márgenes y llanura de inundación.
En las zonas planas, un área adicional de 200 m como mínimo en cada margen.
En zonas que existan coronación con probabilidad de desbordes, un área adicional de 100 m, como mínimo.
En zonas que contengan coronación de borde del cauce con poca probabilidad de desborde, se considera un área adicional de 50 m.
En los tramos de curva, se recomienda mayor densidad de puntos de relleno topográfico. Considerando un control horizontal y vertical, apoyado a una Red Geodésica, validada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN).
Teoría del Régimen: una sección y pendiente están en equilibrio con el caudal transportado; aplicado para material cohesivo y arenoso.
Metodología: Ancho estable teórico del cauce (B)
Recomendación PrácticaQ (m3/s) Ancho estable
3000 200
2400 190
1500 120
1000 100
500 70
Método de Petits
Método de Simons y Henderson
K1 = 5.70, para un fondo y orillas de arena
K1 = 4.20, para un fondo arena y orillas de material cohesivo
K1 = 3.60, para un fondo y orillas de material cohesivo
K1 = 2.90, para un fondo y orillas del cauce de grava
K1 = 2.80, para un fondo arena y orillas de material no
cohesivo
Metodología: Ancho estable teórico del cauce (B)
Método de Blench y Altunin
Un factor de orilla (Fs) puede tomar los siguientes valores:
Orilla de barro y arena toma el valor de Fs: 0.1 (material suelto)Orilla de barro, arcilla, fangosa toma un valor de Fs: 0.2 (material ligeramente cohesivo) Orilla de material muy cohesivo, toma un valor de Fs: 0.3 (material cohesivo)
El factor de fondo Fb, puede ser valuado con las expresiones siguientes:
Fb, puede tomar el valor de 0.8, para materiales finos (Dm menor a 0.50 mm) y 1.20 para materiales gruesos (Dm mayor a 0.50 mm).
Método de Manning Strickler Coeficientes de rugosidad (n), tipo de material (k) y de cauce (m).
“K”, va a depender del tipo de material, si es aluvial (12), erosionable (16) o muy resistente (3); valor práctico (10). “m”, varía según el tipo de cauce: aluvial (0.50), arenoso (0.70) o de montaña (1.00).
Metodología: Ancho estable teórico del cauce (B)
Caso Chancay Lambayeque
Tramo bocatoma Monsefu-Eten hasta al partidor la puntilla. Progresiva 20+00 – 55+000
Método B (m)
Recomendación Práctica 116 – 120
Método de Petits 156 – 159
Método de Simons y
Henderson
102 – 104
Método de Blench y Altunin 220 – 225
Método de Manning Strickler 157 - 161
El ancho estable puede variar desde los 104 metros hasta 225 metros, para el caudal de diseño de 1,290 m3/s y 102 metros hasta 220 metros, para caudal de diseño de 1,228 m3/s.
Metodología: Ancho estable teórico del cauce (B)
Modelo hidráulico HEC-RAS y SIG
La simulación se realiza en flujo estacionario o flujo gradualmente variado, orientados a flujo unidimensional y régimen mixto (subcrítico y supercrítico). Desarrollado con la ecuación de la energía, por un proceso iterativo: standart step method.
Definir condiciones de frontera
Known W.S.: Nivel de agua conocido
Critical Depth: Tirante crítico
Normal Depth. Tirante uniforme
Rating Curve: Relación tirante caudal
Ingresar coeficiente de rugosidad
Modelo Digital de Terreno
Caudal máximo
Régimen mixto
Metodología: Simulación hidráulica del río
Determinación de la llanura de inundación y otros resultados: caso Chancay Lambayeque
Escenarios Caudal de
máxima avenida
(m³/s)
Periodo de
retorno
(años)
Áreas total
inundables
(has)
Áreas agrícolas
inundables
(has)
Escenario 1 533 - 554 10 811 680
Escenario 2 879 - 921 25 1,154 950
Escenario 3 1,228 - 1,290 50 1,475 1,225
f. Identificación de las zonas de riesgo por inundación
Determinación de las zonas vulnerables y niveles de riesgo
R = f(V, Y, características de la llanura de inundación)
1. Medidas no estructurales
El objetivo de este tipo de medidas es prohibir o regular el crecimiento de la llanura de inundación, proteger las estructuras existentes, estas medidas preventivas son menos costosas que el tratamiento con medidas estructurales.
1.1 Ordenamiento territorial, zonificación u ordenanzas municipales, destinado para de áreas de reforestación, zonas recreativas, prohibiendo el asentamiento de poblaciones. Esta medida va relacionada con la delimitación de la faja marginal
1.2 Resoluciones Administrativas, emitidas por la Autoridad Local de Agua; especificando las medidas del ancho estable del río, caudales máximos de diseño, entre otros parámetros o variables.
1.3 Programa de capacitación y sensibilización, Alerta Temprana, Gestión de Riesgos, simulacros, etc. Debe ser promovido por el Gobierno Regional, Gobierno Local, Sectores y entidades privadas
Metodología: Acciones estratégicas
Son estructuras de defensas ribereñas, que se ejecutan en una o en ambas márgenes de los cursos de agua, para proteger las tierras, poblaciones, instalaciones y otras estructuras, contra las inundaciones y la acción erosiva del agua.
2.1. Diques, enrocados, gaviones, con colchones antisocavantes de mallas. Sí la velocidad del agua es mayor a la velocidad que puede soportar el suelo sin ser erosionado, se recomienda emplear filtro de geotextil o filtro de grava; plantación de gramíneas (carrizos) entre los poros del enrocado, para fortalecer, la protección contra el lavado del material del cuerpo del dique.
Los radios de curvaturas, no debe ser menor de 2.5 veces ni mayor a 8 veces del ancho estable..
2. Medidas estructurales
A
Hm
Hs
a
Metodología: Acciones estratégicas
2. Medidas estructurales
2.2. Espigones. Criterios a tener en cuenta
Metodología: Acciones estratégicas
Localización en planta. Radios de curvaturas. 2.5B < R < 8B Ancho estable del río (B). Longitud de los espigones. Y ≤ Lt ≤ B/4 Espaciamiento entre espigones (Sp). Número de espigones. Pendiente de la corona. Ángulo de orientación respecto a la orilla Taludes laterales de los espigones. Permeabilidad del espigón, materiales. Socavaciones en la curva y en la cabeza de los
espigones.
2. Medidas estructurales
2.2. Espigones. Criterios a tener en cuenta
2.3. Defensas vivas. Forestación, reforestación
Metodología: Acciones estratégicas
Cálculo de la profundidad de socavaciónMétodo de LL. List Van Levediev. Basado para cauces naturales definidos, donde la erosión de fondo se detendrá cuando se llegue a un equilibrio entre la velocidad media y la velocidad erosiva.
Para suelos no cohesivos la expresión considerada es:
Para suelos cohesivos la expresión la expresión considerada es
Q = caudal (m3/s), t = tirante hidráulico (m), w = peso específico del suelo (Tn/m3), β = coeficiente por tiempo de retorno, ts = tirante de socavación, B = Ancho del cauce (m), µ = coeficiente de contracción, x = valor de tabla, 1/(x + 1) = valor de tabla.
Caso Chancay Lambayeque: bocatoma Monsefú Etén-La Puntilla
Descripción Unidad
OBRAS PROVISIONALES CAMPAMENTO Y GUARDIANIA
Und
CAMINO DE ACCESO mCARTEL DE OBRA Und
TRABAJO PRELIMINARES
TRAZO Y REPLANTEO kmFLETE TERRESTRE AL LUGAR DE LA OBRA
glb
CONTROL TOPOGRAFICO EN OBRA mes
MOVIMIENTO DE TIERRAS
DESCOLMATACION DE CAUCE DE RIO
m3
EXCAVACION PARA CIMENTACION DE UÑA
m3
CONFORMACION DE PLATAFORMA O TERRAPLEN CON MATERIAL PROPIO m3
REFINE Y PERFILADO DE TALUD PARA ENROCADO m2
ENROCADO
EXTRACCION DE ROCA EN CANTERA - CON EXPLOSIVOS m3
CARGUIO Y TRASPORTE DE ROCA m3COLOCACION Y ACOMODO DE ROCA EN UÑA DE DIQUE m3
COLOCACION Y ACOMODO DE ROCA EN TALUD DE DIQUE m3
CONFORMACION DE GAVIONES
RECOLECCION Y ACUMULACION DE PIEDRA PARA GAVIONES m3
CARGUIO Y TRASPORTE DE PIEDRA PARA GAVIONES m3
GAVIONES TIPO CAJA m3GAVIONES TIPO COLCHON RENO m3
Dique revestido con roca
Dique con gavion
Dique con colchon (tipo Reno)
Espigón con gavión
Espigón con roca
Soles/m Soles/m Soles/m Soles/m Soles/mTUMBES 1,400.00 2,520.00 2,184.00 3,220.00 4,200.00
PIURA 1,190.00 2,030.00 2,100.00 1,960.00 2,100.00
LAMBAYEQUE 840.00 - - - 700.00
LA LIBERTAD 840.00 - - - 700.00
ANCASH 770.00 - 1,120.00 - 560.00
LIMA 840.00 - - - 630.00
ICA 980.00 1,260.00 1,120.00 1,540.00 700.00
AREQUIPA 1,050.00 - - - 630.00
MOQUEGUA 840.00 1,400.00 - 1,232.00 616.00
CUSCO 910.00 1,680.00 - 2,100.00 1,540.00
PUNO 560.00 - - - 560.00
JUNÍN 980.00 - - - 770.00
AYACUCHO 560.00 1,400.00 - 980.00 560.00
HUÁNUCO 1,540.00 1,260.00 - 1,232.00 980.00
SAN MARTÍN 1,680.00 - 1,540.00 1,820.00 1,120.00
AMAZONAS - - - - -TACNA 560.00 1,400.00 - - 840.00
CAJAMARCA 770.00 1,260.00 - - 980.00
APURIMAC 560.00 1,260.00 - - 840.00
HUANCAVELICA 560.00 1,120.00 - - 462.00
Region
DESCRIPCION DIMENSIONES
BASE 20 metros
CORONA 4.00 -5.00 metros
ALTURA 4.00 - 5.00 metros
PROFUNIDAD DE UÑA 1.50 - 2.50 metros
ESPESOR DE ENROCADO 0.50 - 1.00 metros
Metodología: Partidas usuales y precios por regiones
Fuente: Autoridad Nacional del Agua-Vargas
GRACIAS
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