TESIS-CAPITULO II.doc

8/17/2019 TESIS-CAPITULO II.doc

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CAPITULO II

MARCO TEORICO

2.1 CONCEPTUALIZACIÓN

Según las definiciones vertidas por Schroder (1994), Herbias (2003), Villn (2002), !ocha

(199"), #H$% (19"2), se tiene los sig&ientes conceptos'

Álveos o Cauce

s el continente de las ag&as, &e *stas oc&pan en s&s +-i+as crecientes'

Cuenca Hido!"#ica

.erritorio c&/as ag&as afl&/en todas a &n +is+o ro, lago o +ar'

M"!enes

onas laterales de los terrenos &e lindan in+ediata+ente con los ca&ces'

R$!i%en de A!ua

#on&nto de caractersticas / +odalidades del disc&rri+iento, las variaciones del ca&dal

en f&ncin del tie+po / la periodicidad / frec&encia de las crecientes / estiaes de &n

c&rso o depsito de ag&a'

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2.2 A,PECTO, HI-RÁULICO,

2.2.1. Los R(os

!7876: (19;4) nos rec&erda &e &n ro p&ede definirse co+o &n siste+a de canales

nat&rales por +edio de los c&ales se descarga el ag&a de la c&enca' < en el =iccionario

de la eng&a spa5ola encontra+os &e el ro se define co+o &na corriente de ag&a

contin&a / +s o +enos ca&dalosa &e va a dese+bocar en otra, en &n lago o en el +ar'

!$#H>(199") entonces, dice &e el ro es &n ele+ento de drenae de la c&enca' Sin

e+bargo, &n ro no slo lleva ag&a sino ta+bi*n +ateriales slidos &e provienen de la

erosin de la c&enca' n general los ros tienen fondo +vil, a&n&e no todos, ni

sie+pre' Hidr&lica+ente, &n ro es &n canal? en *ste prctica+ente no e-iste

+ovi+iento per+anente, por&e el ca&dal est variando contin&a+ente / ta+poco ha/

&n +ovi+iento &nifor+e, p&es la seccin transversal es +&/ ca+biante a lo largo de s&

recorrido'

@6#H (19;;), en s& p&blicacin ABobileCbed fl&violog/D se5ala con toda nitide lo &e

deno+ina el principio bsico de a&toa&ste de los ros al&viales' n virt&d de este

principio los ros al&viales tienen &na tendencia a ad&irir deter+inados anchos,

prof&ndidades, pendientes / ta+a5o de +eandros en f&ncin de s&s propias

caractersticas'

!$S(199E) en s& libro de 7rrigacin, define al ca&ce co+o esencial+ente &n

ele+ento din+ico' s decir tiene &na tendencia nat&ral hacia la +ovilidad, hacia la

inestabilidad, hacia el ca+bio, adoptando for+as diversas, co+o rios o d&nas' os

ca+bios &e oc&rren en la +orfologa fl&vial p&eden deberse a condiciones nat&rales /Fo

artificiales'

a. Clasi#icaci*n de los R(os

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-isten +&chas for+as / criterios para clasificar los ros? &na si+ple / general desde el

p&no de vista de !$#H> (199") el sig&ienteG

!os sin rea de in&ndacin (confinados)

!os con reas de in&ndacin'

Sin e+bargo, cada clasificacin tiene &n origen / &na finalidad especfica' n todo caso

las clasificaciones sirven para obtener &n +eor conoci+iento del co+porta+iento fl&vial'

Los ríos jóvenes, corresponde al estado inicial de los ros' #&ando el ag&a for+a s&

c&rso inicial, *ste tiene &na seccin en for+a de V' Son +&/ irreg&lares' #onsisten de

+ateriales fract&rados' e+plo tpicoG torrentes de +onta5a' #&ando los ríos jóvenes

se convierte en +ad&ro, se a+pla s& seccin transversal' l valle es +s ancho'

=is+in&/e la pendiente' l ro est en estado de e&ilibrio o pr-i+o al *l'

os ríos viejos corresponden a &n estado +s avanado de desarrollo' a pendiente del

ro sig&e dis+in&/endo' Ha/ &n &so intensivo de todo el valle' Ha/ desarrollos &rbanos,

agrcolas e ind&striales i+portantes'

l gr&po de #olorado State niversit/ se5ala &e esta clasificacin no tiene aceptacin

&nni+e entre los gelogos' #onsidera+os, sin e+bargo, &e es de gran &tilidad para el

ingeniero hidr&lico'

&. Mo#olo!(a de los Cauces

a +orfologa fl&vial i+plica el est&dio de los ca+bios &e e-peri+enta &n ro, tanto en s&

recorrido (perfil longit&dinal), co+o en s& seccin transversal (lecho / +rgenes), en este

tipo de clasificacin coinciden tanto !$#H>(199") / S#H!$=! (1994)'

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Son tres grandes gr&pos de ros' llos sonG rectos, entrelaados / +endricos' os ros

rectos prctica+ente no e-isten en la nat&ralea salvo en tra+os +&/ cortos' #onstit&ido

por di&es paralelos, pero dentro de *l, para ca&dales +enores &e el de dise5o, el ro

desarrolla s& propia sin&osidad'

os ros entrelaados corresponden general+ente a ros anchos, c&/a pendiente es

f&erte, lo &e da l&gar a pe&e5os tirantes / el ro corre en for+a de varios canales o

braos alrededor de pe&e5as islas' ntre tanto los ros +endricos estn for+ados

por &na s&cesin de c&rvas &e son +&/ din+icas, &e no se deben esencial+ente a

las propiedades del terreno, sino a la nat&ralea del co+porta+iento fl&vial'

sta clasificacin de las tres for+as p&eden presentarse en tra+os s&cesivos de &n ro o

en &n +is+o tra+o, en f&ncin de la pendiente / el ca&dal en &n +o+ento dado'

c. +aia&ilidad del Pe#il Lon!i)udinal

!ecordando las palabras de !$#H> con respecto del te+a, &e la pendiente fl&vial es

variable a lo largo del recorrido &e el ro desde s&s nacientes hasta la dese+bocad&ra'

n las partes baas de los ca&ces la pendiente dis+in&/e'

n correspondencia con estas pendientes en las partes altas se enc&entran las +a/ores

velocidades / el +aterial slido transportado est constit&ido por partc&las gr&esas' n

las partes baas las velocidades son +enores / ta+bi*n lo es el di+etro caracterstico

del +aterial slido transportado' -iste, p&es, correlacin entre pendientes, velocidades /

ta+a5o caracterstico de los slidos en +ovi+iento'

d. Pedicci*n de la Reacci*n de los R(os a Ca%&ios

a prediccin c&antitativa de la resp&esta de los ros a ca+bios nat&rales /Fo artificiales

de las caractersticas hidr&licas / geo+*tricas del ro, p&ede ser realiada si todos los

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datos no son s&ficientes para esti+aciones c&antitativas / única+ente la esti+acin

c&alitativa es positiva ( Apuntes del curso de Erosión y Transporte de Sedimentos-UNSCH

Ayacucho !""#$'

e. R$!i%en de los R(os

#H!I refiere &e el r*gi+en de &n ro, es la for+a c+o se distrib&/en los

ca&dales +edios +ens&ales a lo largo del a5o' J&ede considerarse el a5o calendario o

el a5o hidrolgico'

2.2.1 lu/os

a. Ti0os -e lu/os

lu/o Pe%anen)e

n fl&o per+anente es a&*l &e no presenta variaciones de s&s caractersticas

hidr&licas, en &na seccin deter+inada, con respecto al tie+po (!ocha, >' Hidr&lica de

.&bera / #anales)'

l&o nifor+e (raro en ca&ces al&viales)' l fl&o es per+anente

&nifor+e si la velocidad se +antiene ig&al, en +agnit&d / direccin' sto re&iere

&n ca&ce con seccin transversal id*ntico en ta+a5o, for+a / orientacin'

l&o Variado, se presenta co+o fl&o rpida+ente variado /

grad&al+ente variado' l pri+ero ca+bia abr&pta+ente en &na distancia

co+parativa+ente corta / el seg&ndo lo contrario (#here&e,1992)'

lu/o No Pe%anen)e

l&o no per+anente &nifor+e, es no per+anente si la velocidad

en &n p&nto vara con el tie+po, es raro'

l&o no per+anente variado, ta+bi*n se presentan co+o fl&o

no per+anente rpida+ente variado / grad&al+ente variado (#here&e,1992)'

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Jor facilidad de clc&lo se realia &na apro-i+acin de los fl&os a per+anente /

&nifor+e' !es&+iendo los conceptos anteriores se5ala+os &e la no &nifor+idad es la

variacin del r*gi+en de corriente con respecto al espacio / &e la variabilidad es el

ca+bio del r*gi+en de corriente con respecto al tie+po (!ocha, 199E)

d. Es)ados del lu/o

Po E#ec)o de la +iscosidad

l efecto de la +a/or o +enor viscosidad del fl&ido sobre las condiciones del

esc&rri+iento se e-presa por el par+etro adi+ensional deno+inado nú+ero de re/nolds

(!ocha,199E)

l&o la+inar, Si las f&eras viscosas son tan f&ertes relativas

a las f&eras inerciales, &e la viscosidad infl&/e significativa+ente en el

co+porta+iento del fl&o' l nú+ero es la ran de la f&era inercial a la f&era

viscosa'

=onde es la velocidad +edia del fl&o, es la longit&d caracterstica / υ es la

viscosidad cine+tica del fl&ido fl&o la+inar %e es pe&e5o, &s&al+ente +enor de

E00'(#here&e)' n el caso de &na t&bera se considera general+ente co+o

longit&d caracterstica el di+etro de la t&bera (!ocha, 199E)'

l&o t&rb&lento, Si las f&eras viscosas son d*biles relativas a

las f&eras inerciales' l nú+ero de !e/nolds es grande, &s&al+ente +a/or &e

2000, en el fl&o t&rb&lento, las partc&las de fl&ido se +&even en tra/ectorias

irreg&lares, las c&ales no son ni lentas ni deter+inadas'

l&o transicional, entre el fl&o la+inar / t&rb&lento ha/ &n

fl&o +i-to, l valor del nú+ero de !e/nolds est &s&al+ente entre E00 / 2E00

(2000 / 10000 para K=, para fl&o en t&beras)'

Po E#ec)o de la avedad

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υ

UL=Re

υ

UD=Re


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p&ede prod&cir c&al&iera de los reg+enes de fl&o' os dos últi+os reg+enes

oc&rren frec&ente+ente en ca&ces al&viales nat&rales'

l r*gi+en crtico &e oc&rre c&ando r es ig&al a la &nidad es de inter*s' l fl&o crtico

tiene las sig&ientes propiedadesG la descarga alcana el valor +-i+o para &n valor

constante de energa especfica' a energa especfica es +ni+a para &n valor

constante de la descarga'

2.2.2 Coe#icien)e de Ru!osidad

n los ros el coeficiente de resistencia, al &e general+ente se lla+a de r&gosidad,

res&lta +&cho +s incierto' l fondo est ca+biando en f&ncin del ca&dal' l ro p&ede

prof&ndiar o sedi+entar' n el fondo se presentan for+as caractersticas (rios, d&nas),

&e dan &na resistencia adicional / variable, &e est&diare+os +s adelante

(!ocha,199")'

s la resistencia al fl&o del ag&a, &e presenta la nat&ralea del ca&ce en los cond&ctos

nat&rales, debido principal+ente a las condiciones / al estado de conservacin de los

revesti+ientos (!osell, 199E)' n los ca&ces nat&rales la r&gosidad p&ede variar con la

estacin del a5o / principal+ente por efecto de fen+enos nat&rales co+o los h&a/cos /

transporte de slidos' l coeficiente de r&gosidad es +&/ variable, dependiendo de la

topografa, geologa / vegetacin? por lo &e en esos casos se s&elen &sar fotos de ros

tpicos, donde se ha conseg&ido deter+inar el valor de n (!ocha, 199E)'

.2. Cuva de Re%anso

V7N6 (2000) en s& libro de Hidr&lica de #anales define a+plia+ente la c&rva de

re+anso o ees hidr&licos, a los perfiles longit&dinales &e ad&iere la s&perficie libre

del l&ido en &n canal c&ando se efectúa &n esc&rri+iento bao las condiciones de fl&o

grad&al+ente variado' =e ig&al +odo el doctor !$#H>(199E) en el capt&lo V777 de s&

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libro Hidr&lica de .&beras / #anales, deno+ina a la c&rva de re+anso a la &e se

prod&ce en &n canal al presentarse &n +ovi+iento grad&al+ente variado' S& clc&lo

significa bsica+ente la sol&cin de la ec&acin del +ovi+iento grad&al+ente variado'?

&e para obtener la longit&d de la c&rva se debe integrar la ec&acin del +ovi+iento

grad&al+ente variado, co+prendida entre &n p&nto e-tre+o &e actúa co+o seccin de

control, en la &e el tirante es calc&lable, / otro &bicado en el e-tre+o del esc&rri+iento

en el &e el tirante es ig&al o casi ig&al al tirante nor+al' Oeo+*trica+ente, el perfil de

la s&perficie libre est definido por los tirantes reales &e se tengan a lo largo del

esc&rri+iento'

a. Clasi#icacion de las Cuvas de Re%anso

=ice V7N6(199E), &e en f&ncin a los tipos de pendientes de fondo (So), se clasifica

de pendiente suave c&ando para la condiciones hidr&licas (I) / caractersticas de

lcanal (b, ., n, So) dadas, se genera &n tirante nor+al (/n) +a/or &e el crtico (/c)? esto

es /n M/c, ta+bi*n So LSc'? de pendiente crítico, c&ando la condicin satisface las

condiciones dadas, &e el tirante nor+al es ig&al al tirante crtico, / se c&+ple &e /n K /c,

ta+bi*n SoKSc' Son de pendiente fuerte, a&ella con la c&al, para las condiciones

dadas, se prod&ce &n tirante nor+al +enor &e el crtico / se c&+pleG / nL/c, ta+bi*n

SoMSc?' < otras, de pendiente hori'ontal / pendiente adversa'

&. Me)odos de C"lculo

.anto V7N6 co+o !$#H>, coinciden en los +*todos de clc&lo de la c&rva de

re+anso, &e sonG

7ntegracin Orfica

7ntegracin =irecta

>pro-i+aciones s&cesivas o n&+*rico

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l pri+ero est basado en la integracin artificial de la ec&acin din+ica del fl&o

grad&al+ente variado, +ediante &n procedi+iento grfico? el seg&ndo +*todo, s& clc&lo

en for+a directa / e-acta de la ec&acin no es posible en general, sin e+bargo, se han

introd&cido si+plificaciones &e posibilitan la integracin en casos partic&lares' < el

+*todo n&+*rico es el &e tiene aplicaciones +s a+plias debido a &e es adec&ado

para el anlisis de perfiles de fl&o tanto en canales pris+ticos co+o no pris+ticos' Se

caracteria por&e para el clc&lo se divide el canal en pe&e5os tra+os / se calc&la

cada tra+o, &no a contin&acin de otro'

Bientras !$S (199E), e-presa &e para el clc&lo de la c&rva de re+anso en &n

ca&ce nat&ral, es conveniente efect&ar el levanta+iento topogrfico del tra+o / verificar

en el terreno los valores del #oeficiente de !&gosidad del ca&ce para fiar la traa del

fl&o'

2.3. A,PECTO, HI-ROLÓICO,

2.3.1.An"lisis Hido%$)ica

as inconsistencias p&eden deberse a &no o +s de los sig&ientes fen+enosG ca+bio

en el +*todo de recoleccin de la infor+acin, ca+bio en la &bicacin de la seccin de

aforo, ca+bio en el al+acena+iento s&perficial, ca+bio en el &so del ag&a en la c&enca'

stas inconsistencias p&eden detectarse +ediante c&rvas doble +sicas, en for+a

si+ilar al caso de precipitaciones'

2.3.2. M"'i%as Avenidas

Se entiende por +-i+a avenida co+o &n ca&dal +&/ grande de escorrenta s&perficial

&e sobrepasan la capacidad de transporte del canal generando la in&ndacin de tierras

aleda5as ( Apuntes del curso de Erosión y Transporte de Sedimentos-UNSCH Ayacucho

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!""#$' n los est&dios de crecientes se analian las +agnit&des de los ca&dales

+-i+os e-traordinarios / la frec&encia con &e oc&rren' 8&nto con los anlisis de las

avalanchas son i+portantes en los dise5os de p&entes, drenaes / obras de control dein&ndaciones (Silva, 199P). as avenidas son fen+enos &e s&elen ca&sar grandes

da5os en todo el +&ndo' os da5os ca&sados por las avenidas son de dos tiposG nos

ca&sados por la f&era de la corriente d&rante la crecida (accin din+ica), tal co+o la

erosin de la base de &na estr&ct&ra, co+o &n p&ente? el otro tipo de da5o est en el

desborde de las ag&as, &e prod&ce las in&ndaciones ( Apuntes del curso de Hidrolo(ía

Aplicada -UNSCH Ayacucho !""#) *n() E) Chuchón$'

ntre tanto O>S, se refiere de las in&ndaciones &e traen, co+o es sabido proble+as

de toda ndole en diversas reas de la actividad h&+ana' Jara la prevencin de

in&ndaciones se aplica al efecto del fen+eno en la for+acin de la correspondiente

descarga, conllevando a &n pronstico de estado f&t&ro de alt&ras o ca&dales, asociados

al instante de oc&rrencia de los +is+os, con la finalidad de prevenir los efectos negativos

&e vengan a acontecer'

a. M$)odos -iec)os

Según Villn (2002), es &n +*todo hidr&lico, lla+ado de seccin / pendiente, en el c&al

el ca&dal +-i+o se esti+a desp&*s del paso de &na avenida, con base en datos

especficos obtenidos en el ca+po, co+o secciones transversales, pendiente, coeficiente

de r&gosidad n de +anning'

&. M$)odos E%0(icos

-iste &na gran variedad de +*todos e+pricos, en general se derivan del +*todo

racional, tienen &na gran dif&sin, pero p&eden invol&crar grandes errores, /a &e el

proceso de esc&rri+iento, es +&/ co+pleo para res&+irlo en &na fr+&la de tipo directo

en la &e intervienen el rea de la c&enca / &n coeficiente de esc&rri+iento' ntre estos

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+*todos encontra+osG B*todo racional, B*todo Bac Bath, , B*todo de @&rQliC ieger,

r+&la de :resniQ'

c. M$)odos Hidol*!icos

l +*todo del hidrogra+a nitario, &e f&e prop&esto por Sher+an en 1932, tiene por

obeto deter+inar el hidrogra+a de escorrenta s&perficial a la salida o p&nto de desagRe

de &na c&enca, a partir de los hidrogra+as correspondientes a las tor+entas

caractersticas cadas sobre la +is+a' =e lo &e se trata de establecer la relacin entre

la precipitacin / la descargas generadas por *sta, bao la hiptesis de &e

precipitaciones ig&ales prod&cen hidrogra+as ig&ales'

c. M$)odos Es)ad(s)icos4Po&a&il(s)icos

os +*todos estadsticos, se basan en considerar &e el ca&dal +-i+o an&al, es &na

variable aleatoria &e tiene &na cierta distrib&cin' Jara &tiliaros se re&iere tener co+o

datos el registro de ca&dales +-i+os an&ales, c&anto +a/or sea el ta+a5o de registro,

+a/or ser ta+bi*n la apro-i+acin del ca&dal de dise5o, el c&al se calc&la para &n

deter+inado perodo de retorno'

Jor lo general, en los pro/ectos donde se desea deter+inar el ca&dal de dise5o, se

c&enta con pocos a5os de registro, por lo &e la c&rva de distrib&cin de probabilidades

de los ca&dales +-i+os, se tiene &e prolongar en s& e-tre+o, si se &iere inferir &n

ca&dal con &n perodo de retorno +a/or al ta+a5o del registro' l proble+a se origina en

&e e-isten +&chos tipos de distrib&ciones &e se apegan a los datos, / &e sin

e+bargo, difieren en los e-tre+os' sto ha dado l&gar a diversos +*todos estadsticos,

dependiendo del tipo de distrib&cin &e se considere'

os +*todos O&+bel, 6ash, evediev, consideran &na distrib&cin de valores e-tre+os,

con la única diferencia, &e el criterio de 6ash es +enos rgido &e el de O&+bel, p&es

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per+ite a&star la distrib&cin por +ni+os c&adrados' Jor otra parte, evediev considera

&na distrib&cin Jearson tipo 777' n for+a prctica, se reco+ienda escoger varias

distrib&ciones / ver c&al se a&sta +eor? este re&iere &e tengan los datos necesarios

para poder aplicar alg&na pr&eba estadstica, co+o la pr&eba de bondad de a&ste'

Peiodo de Re)ono 5 Ries!o

Si en &n deter+inado l&gar e-iste &na serie de valores observados de 30 a5os tiene la

probabilidad de ser ig&aladas o s&peradas &na ve cada 30 a5os apro-i+ada+ente,

según las le/es clsicas de la probabilidad' Si las necesidades del pro/ecto e-igen? por

ee+plo &n perodo de E00 a5os o +s, esta+os delante de &n proble+a de

e-trapolacin de datos histricos' l periodo de retorno . o perodo de oc&rrencia de la

in&ndacin (o tie+po de oc&rrencia) se define, entonces, co+o el tie+po +edio, en a5os,

en &e esa in&ndacin es ig&alada o s&perada por lo +enos &na ve ( Apuntes del curso

de Erosión y Transporte de Sedimentos) UNSCH-Ayacucho !""#$'

n la act&alidad podran ser &sados tres tipos de +*todos para la deter+inacin de la

descarga del pro/ecto de &na obra, abarcando las diversas posibilidades &e se

presentan para enfrentar el proble+aG +*todos estadsticos, +*todos

hidro+eteorolgicos, otros +*todos (fr+&las e+pricas, regionaliacin)'

An"lisis de Ries!os 0o Inundaciones

l anlisis de riesgos por in&ndaciones tendr por obetivo la clasificacin de las onas

in&ndables en f&ncin del riesgo / la esti+acin, en la +edida de lo posible, de las

afecciones / da5os &e p&edan prod&cirse por la oc&rrencia de las in&ndaciones en el

+bito territorial de la planificacin, con la finalidad de prever diversos escenarios de

estrategias de intervencin en casos de e+ergencia'

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n el anlisis de riesgos por in&ndaciones se considerarn co+o +ni+o, ade+s de la

poblacin potencial+ente afectada, todos a&ellos ele+entos (edificios, instalaciones,

infraestr&ct&ras / ele+entos nat&rales o +edio a+bientales), sit&ados en onas de

peligro &e, de res&ltar alcanados por la in&ndacin o por los efectos de fen+enos

geolgicos asociados, p&eda prod&cir vcti+as, interr&+pir &n servicio i+prescindible

para la co+&nidad o dific&ltar grave+ente las act&aciones de e+ergencia'

n la esti+acin de la v&lnerabilidad de estos ele+entos se tendrn en c&enta s&s

caractersticas, las onas de peligro en &e se enc&entran &bicados /, sie+pre &e sea

posible, las +agnit&des hidr&licas &e definen el co+porta+iento de la avenida de &e

se trate, principal+enteG #alado de las ag&as, velocidad de *stas, ca&dal slido asociado

/ d&racin de la in&ndacin' as onas in&ndables se clasificarn por ran del riesgo en

la for+a sig&ienteG

+onas A, de riesgo alto' Son a&ellas onas en las &e las avenidas de cinc&enta, cien o

&inientos a5os prod&cirn graves da5os a núcleos de poblacin i+portante' .a+bi*n se

considerar onas de riesgo +-i+o a&ellas en las &e las avenidas de cinc&enta a5os

prod&cira i+pactos a viviendas aisladas, o da5os i+portantes a instalaciones

co+erciales o ind&striales /Fo a los servicios bsicos' =entro de estas onas, / a efectos

de e+ergencia para las poblaciones, se establecern las sig&ientes s&bonasG

+onas A-,, onas de riesgo alto frec&ente' Son a&ellas onas en las &e la

avenida de cinc&enta a5os prod&cir graves da5os a núcleos &rbanos'

onas >C2' onas de riesgo alto ocasional' Son a&ellas onas en las &e la

avenida de cien a5os prod&cira graves da5os a núcleos &rbanos'

onas >C3' onas de riesgo alto e-cepcional' Son a&ellas onas en las &e la

avenida de &inientos a5os prod&cira graves da5os a núcleos &rbanos'

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onas @ de riesgo significativo' Son a&ellas onas, no coincidentes con las onas >, en

las &e la avenida de los cien a5os prod&cira i+pactos en viviendas aisladas, / las

avenidas de perodo de retorno ig&al o s&perior a los cien a5os, da5os significativos a

instalaciones co+erciales, ind&striales /Fo servicios bsicos'

onas # de riesgo bao' Son a&ellas, no coincidentes con las onas > ni con las onas

@, en las &e la avenida de los &inientos a5os prod&cira i+pactos en viviendas

aisladas, / las avenidas consideradas en los +apas de in&ndacin, da5os pe&e5os a

instalaciones co+erciales, ind&striales /Fo servicios bsicos'

2.. MO-ELO, -E ,IMULACION

os +odelos &e son &sados en el aprovecha+iento de los rec&rsos hidr&licos se

p&eden dividir en dos categorasG +odelos fsicos / abstractos'

os pri+eros incl&/en +odelos a escala red&cida, tal co+o &n +odelo hidr&lico de

vertedero de &na presa? / +odelos anlogos'

os +odelos abstractos representan el siste+a en for+a +ate+tica' a operacin del

siste+a se describe por +edio de &n con&nto de ec&aciones &e relacionan las variables

de entrada / de salida' stos +odelos incl&/en los +odelos de si+&lacin / los +odelos

de planificacin / +aneo'

os +odelos de si+&lacin se clasifican en tres tipos, &e sonG

Bodelos Jara+*tricos

Bodelos stocsticos /

Bodelos 6&+*ricos'

Modelos Paa%$)icos

Son +odelos deter+insticos en donde el siste+a hidrolgico est representado por &na

serie de for+&laciones +ate+ticas &e describen la resp&esta del siste+a o de &na

27


17/25

parte de *l, a los datos de entrada' os procesos fsicos tales co+o infiltracin,

evapotranspiracin, esc&rri+iento, interfl&o, fl&o s&bterrneo / escorrenta, estn

e-presados co+o &na relacin f&ncional &e responde a ciertos datos de entrada, co+o

son la precipitacin / la evaporacin'

Modelos Es)oc"s)icos

> diferencia de los +odelos deter+insticos, *stos se basan en los conceptos del anlisis

estadstico, en donde el fen+eno es considerado co+o &na variable probabilstica o

aleatoria' stos +odelos &san instr&+entos tales co+oG

>nlisis probabilstico

>nlisis de frec&encia

a correlacin / la a&tocorrelacin'

Modelos Nu%$icos

n estos se si+&la el co+porta+iento del siste+a en base a las le/es fsicas &e lo

rigen' sencial+ente estos +odelos se basan en la sol&cin de las ec&aciones &e

relacionan las variables del siste+a con el tie+po, &tiliando t*cnicas n&+*ricas tales

co+o? diferencias finitas o ele+entos finitos ( Apuntes del curso de Erosión y Transporte

de Sedimentos) UNSCH-Ayacucho !""#$'

2.6. ,OT7ARE -E ANÁLI,I, HI-RÁULICO HEC4RA, 3.1.1

2.6.1. -e#inici*n

l H#C!>S (!iver >nal/sis S/ste+ ) es &n progra+a c&/a principal f&ncin es la

delineacin de planicies de in&ndacin, es decir de calc&lar el nivel del ag&a en cada

seccin transversal en el tra+o de &n ro o canal artificial' n la act&al versin el fl&o

p&ede ser per+anente o no per+anente' >de+s de calc&lar los niveles en cada

28


18/25

seccin, el H#C!>S tiene la capacidad de calc&lar la socavacin en los ele+entos de

apo/o de &n p&ente para el dise5o de la ci+entacin de los +is+os'

l ingreso de datos es sencillo por&e las ventanas en entorno %indos per+iten

introd&cir los datos de +anera ordenada (Hydrolo(ic En(ineerin( Center !""!$' Jer+ite

considerar en los clc&los los efectos de diversos tipos de obstr&ccin / +eoras en las

onas de in&ndacin tales co+o di&es, p&entes, c&netas / alcantarillas, presas / otras

estr&ct&ras, es aplicable a la gestin de llan&ras de in&ndacin / est&dios de seg&ridad

ante avenidas, en c&anto per+ite eval&ar las intro+isiones en las onas in&ndables

(#>S / s& antecesor, el H#C2, &tilian el +*todo del paso estndar para el

clc&lo de los niveles de ag&a en cada seccin transversal' Jara *stos es necesario

conocer las secciones transversales, la distancia entre las secciones transversales, el

coeficiente de Banning en cada porcin de cada seccin transversal, el ca&dal de dise5o

/ la condicin de borde' Si el fl&o es s&bCcritico, la condicin de borde a &sar es ag&as

abao, si el fl&o es s&percritico, la condicin de borde a &sar es ag&as arriba' n &n

tra+o slo es necesario conocer &na condicin de borde, a +enos &e el fl&o sea +i-to'

n este caso, se debe contar con &na condicin de borde ag&as arriba / otras ag&as

abao'

2.6.. Nuevas O0ciones

>hora el HecC!as tiene la capacidad para +odelar hielo flotante as co+o ta+bi*n

obstr&ccin din+ica del hielo' sta opcin per+ite al &s&ario plotear grfica+ente o

tab&lar datos contenidos en =SS' #&enta con c&rvas internas de clasificacin &e define

&na c&rva de clasificacin a c&al&ier seccin transversal' =&rante los clc&los, el

progra+a to+ar la s&perficie del ag&a de la c&rva de clasificacin / calc&la &n valor' <

29


19/25

el nú+ero de perfiles per+itido se ha a&+entado desde 1E a 100' Jer+ite e-portar

lneas de s&perficie de las secciones transversales al archivo O7S' l &s&ario p&ede

girar el grfico en tres di+ensiones +ientras se observa la i+agen a+pliada de &na parte

del siste+a fl&vial' a versin viea a&to+tica+ente blo&eaba c&ando se intentaba

esto' < otras opciones &e se detallar en la eec&cin del est&dio'

2.6.6. Li%i)aciones

>s co+o se ha +eorado en +&chos aspectos, el H# !>S 3'1'1 todava tiene

li+itaciones, co+o por ee+plo, slo trabaa con fl&o estacionario por lo &e no per+ite

definir &n hidrogra+a de crecida' alta la r&tina para calc&lar la socavacin / transporte

de sedi+entos, no vis&alia el res&ltado de dos o +s planes si+&ltneos ni observar el

nú+ero de estacin en la vista T


20/25

g

v y z h y

g

v z c

22

2

22

221

2

11

1

α α ++=+++

n el &e y, y! es la prof&ndidad de ag&a de la seccin transversal? ', '! la elevacin

desde el fondo del lecho principal? v, v! coeficientes ponderados de velocidad? ( la

aceleracin / hc la p*rdida de alt&ra de energa' n el sig&iente g

v

2

2

22α

diagra+a se

vis&alia +eor'

a p*rdida de carga (he) entre dos secciones transversales es ca&sada por p*rdidas en

contraccin / e-pansin, / c&/a ec&acin es la sig&ienteG

=ondeG

K ongit&d del tra+o ponderado por +edio de descarga'

Sf K Jendiente por friccin representativa del plano'

# K #oeficiente de p*rdida por e-pansin o contraccin

31

−

+=

g

V

g

V C LSf he

2

2

2

2 2222 α α

y2

z

2

g

v

2

2

11α

y1

he

z1

g

v

2

2

22α


21/25

a longit&d del tra+o ponderada por +edio de la descarga, se calc&la de la sig&iente

+aneraG

1 2 3 K ongit&d de los tra+os especificada para la descarga en el borde

i&ierdo, el ca&ce principal / al borde derecho, respectiva+ente'

I1I2I3 K Jro+edio arit+*tico de los ca&dales en los e-tre+os del tra+o

descargado por el borde i&ierdo del ca&ce principal / el borde

derecho, respectiva+ente'

,ecci*n Tansvesal del Cauce

a deter+inacin del Afactor de cond&ccin totalD / el coeficiente de velocidad (coriolis) de

&na seccin transversal re&ieren &e se s&bdivida el fl&o en &nidades en las c&ales la

velocidad est* distrib&ida &nifor+e+ente' l +*todo &tiliado por el HecC!as 3'1'1' es

s&bdividir el fl&o en reas entre las orillas principales &sando los n valores de entrada de

la seccin transversal (coordenadas T)' l clc&lo del factor de cada s&bdivisin esG

=ondeG

: K actor de cond&ccin en la s&bdivisin

n K AnD de Banning en la s&bdivisin

> K >rea hidr&lica en a s&bdivisin

! K !adio Hidr&lico en la s&bdivisin

l progra+a totalia las cond&cciones incre+entadas sobre los bancos / obtiene &na

cond&ccin sobre el banco i&ierdo / sobre banco derecho' a cond&ccin del ca&ce

principal es nor+al+ente calc&lado co+o &na si+ple cond&ccin ele+ental'

32

=

++

++

321

332211

QQQ

Q LQ LQ L L

2/1 KSf Q = 3/2486.1 AR

n K =

nmd

ncc

n2n1

A2P2

A1P1

K lob=k

1+k

2 A

chPch

K cc

K rob

Amd


22/25

n esta fig&ra se observa los par+etros &e considera el HecC!as c&ando la seccin es

co+p&esta' Jara la deter+inacin del coeficiente de Banning para la seccin co+p&esta

nc, el canal es dividido en 6 partes, cada &no con &n per+etro +oado conocido Ji / &n

coeficiente de r&gosidad ni ' r+&la de :&tter

=ondeG

nc K #oeficiente de r&gosidad co+p&esto

J K Jer+etro +oado del canal principal entero

Ji K Jer+etro +oado de s&bdivisin 7

ni K #oeficiente de r&gosidad de s&bdivisin

Al)ua de Ene!(a Cin$)ica Media

=ebido a &e el softare HecC!as es &n progra+a de perfiles de s&perficie de ag&a

&nidi+ensional, sola+ente &na si+ple s&perficie de ag&a / por lo tanto &na si+ple

energa +edia ser calc&lada en cada seccin transversal' Jara &na elevacin de

s&perficie de ag&a dada, la energa +edia es obtenida por clc&lo de fl&o de energa

ponderada desde las tres s&bestaciones de &na seccin transversal'

Pedida 0o icci*n

a p*rdida por friccin en HecC !as es eval&ada co+o el prod&cto de Sf pro+edio / ,

donde el pri+ero es la pendiente de friccin representativa para &n tra+o / es definido

por la ec&acin' a pendiente de friccin en cada seccin transversal es calc&lada

+ediante la sig&iente ec&acin de BanningG

33

3/25.1

*

= ∑

P

ni Pinc

K

QSf

2

=


23/25

Pedidas 0o Con)acci*n 5 E'0ansi*n

Se evalúan p*rdidas por ca+bios en la seccin transversal por fl&o s&bcrtico' a

p*rdida por contraccin / e-pansin en HecC!as son eval&adas por la sig&iente

ec&acinG

# K coeficiente de contraccin o e-pansin

l progra+a as&+e &e &na contraccin est oc&rriendo cada ve &e la alt&ra de

velocidad ro abao es +a/o &e a alt&ra de velocidad ro arriba' 7g&al+ente c&ando la

alt&ra de velocidad de ro arriba es +a/or &e la alt&ra de velocidad ro abao, el

progra+a as&+e &e &na e-pansin est oc&rriendo'

2.9. :A,E, LEALE,

2.9.1 -eli%i)aci*n de la a/a Ma!inal

n la deli+itacin de las faas +arginales / ca+inos de vigilancia se consideran los

sig&ientes dispositivos legalesG

l >rtc&lo ;; de la Constitución Política del Perú establece, &e los rec&rsos

renovables / no renovables son patri+onio de la 6acin' l estado es soberano en s&

aprovecha+iento'

El Decreto Ley Nº 1775 !Ley "eneral de #$uas;, dispone en s& artc&lo P9 &e en las

propiedades aleda5as a los lveos nat&rales se +antendr libre de la faa +arginal de

terrenos necesario para el ca+ino de vigilancia / en s& caso, para el &so pri+ario de

ag&a, la navegacin, el trnsito, la pesca & otros servicios' as di+ensiones de la faa,

en &na o en a+bas +rgenes, sern fiadas por la a&toridad de >g&as respetando en lo

posible, los &sos / cost&+bres establecidos'

34

−=

g

V

g

V C ho22

2211 α α


24/25

El Decreto %upre&o Nº 1'()'#" dice en el artc&lo 1, declrese reas intangibles los

ca&ces, riberas / faas +arginales de los ros, arro/os, lagos, lag&nas / vasos de

al+acena+ientos? &edando prohibido s& &so para fines agrcolas asenta+iento h&+ano'

$torgando responsabilidad para s& c&+pli+iento en el artc&lo 2 del +is+o =ecreto

S&pre+o' ncarga a los directores regionales / s&bCregionales de agric&lt&ra / =irector

Oeneral de la nidad >graria =eparta+ental i+a W #allao, con&nta+ente con los

>d+inistradores .*cnicos de =istritos de !iego / las 8&ntas de s&arios? la deli+itacin

de las reas a &e se refiere el artc&lo pri+ero, as co+o la s&pervisin para el estricto

c&+pli+iento de lo disp&esto en el =ecreto S&pre+o'

2.9.1 Anc!.76 (2001), +enciona refiri*ndose a la faa +arginal co+o ona de polica &e es

&na frana con li+itacin al &so del s&elo para no dific&ltar o i+pedir el fl&o (as, podra

ser s&elo destinado a pastos, ardines / estaciona+ientos)' sta li+itacin la dicta la

ad+inistracin hidr&lica, la c&al p&ede +odificar ta+bi*n la anch&ra de 100+, p&es las

caractersticas de distintos ros p&eden ser +&/ diferentes'

Se propone &n ancho pro+edio en el e-pediente t*cnico (B$6.S, 200E) A=eli+itacin

de la aa Barginal en la #o+&nidad de B&/&rinaD &e est sit&ado a &nos 2:+ ag&as

arriba del tra+o en est&dio' l ancho considerado en dicho doc&+ento es de 30+ en

pro+edio, por tratarse de &n valle interandino c&/a anch&ra es relativa+ente estrecha?

este criterio de delineacin f&e to+ada con el asesora+iento t*cnico de los profesionales

de la >d+inistracin .*cnica del =istrito de !iegos / en base a la nor+as legales'

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Documents

TESIS-CAPITULO II.doc