Estudio Hidrologico E Hidraulico Defensa Ribereña

ESTUDIO HIDROLOGICO E HIDRAULICO

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

CONTENIDO

1.

INTRODUCCION.

2.

OBJETIVOS DEL PROYECTO.

3.

ALCANCES DEL ESTUDIO.

4.

DESCRIPCION DE LA METODOLOGIA.

5.

INFORMACION BASICA.

5.2

DATOS HIDROMETEREOLOGICOS

5.3

INFORMACION PLUVIOMETRICA Y PLUVIOGRAFICA

5.4

CARTOGRAFIA

DESCRIPCION GENERAL DE LA MICROCUENCA. 6.1

UBICACIÓN Y CARACTERISTICA DE LA ZONA DEL PROYECTO

6.2

CLIMATOLOGIA

6.3

DETERMINACION DE LLUVIAS MAXIMAS EN 24 HORAS

6.4

ANALISIS DE TORMENTAS- PRECIPITACIONES DE DISEÑO- CURVAS IDF

6.5

CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICAS DEL SISTEMA HIDROGRAFICO

6.6

CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS Y USO DE SUELO

MODELAMIENTO HIDROLOGICO. 7.1

CARACTERISTICAS PRINCIPALES Y APORTES

7.2

CAUDALES DE DISEÑO DE CUENCAS PRINCIPALES Y APORTES 7.2.1

PRECIPITACIONES TOTALES

7.2.2

PRECIPITACION EXCEDENTE O ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

7.2.3

FACTORES DE LA INFILTRACION

7.2.4

PRECIPITACION EFECTIVA 7.2.4.1 METODO DE ABSTRACCIONES DEL SCS

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

1

7.

FUENTES DE INFORMACION

Página

6.

5.1

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

7.2.5

ESTIMACION DE CAUDALES 7.2.5.1 HIDROGRAMA UNITARIO 7.2.5.2 HIDROGRAMA SINTETICO TRIANGULAR DEL SCS 7.2.5.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION 7.2.5.4 RESULTADOS DE LA SIMULACION HIDROLOGICA

8.1

METODOLOGIA DE DISEÑO

8.2

DISEÑO FINAL DE DEFENSA RIBEREÑA

ANALISIS, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

2

9.

DISEÑO DE DEFENSA RIBEREÑA

Página

8.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

1.00 INTRODUCCION Toda la región norte de nuestro país, ha sufrido la ocurrencia de eventos extraordinarios como son El Fenómenos del Niño, durante los últimos 20 años, que han sido de gran magnitud y han dejado consecuencias graves: saldos de pérdidas de vidas humanas y pérdidas económicas en los distintos rubros de la actividad regional. Es por ello la importancia de realizar estudios hidrológicos e hidráulicos en toda la Región, que nos permitirán identificar y mitigar los posibles eventos de la naturaleza, no solo a las obras de infraestructura sino posiblemente a salvar la integridad física de las personas. El presente documento trata del estudio hidrológico e hidráulico del rio antiguo que se origina por el agua de retorno que escurre sobre el Dren Sechura, con fines de diseño de las defensas ribereñas en los AA.HH. del sector Oeste de la ciudad de Sechura. El estudio describe las características del área de drenaje del dren Sechura, haciendo énfasis en las características geomorfológicas, climatológica, de suelos y cobertura vegetal. Asimismo, se hace referencia al cálculo del caudal máximo para un periodo de retorno de 25, 50 y 100 años. Los cálculos de realizaron tomando una data histórica de lluvias máximas en 24 horas; que van desde el año 1972 hasta el año 2012 de estaciones representativas del valle del Bajo Piura. Los límites de la cuenca del Dren Sechura, están definidos por las divisorias de aguas impuestas por las obras de defensa y las características fisiogeográficas encontradas en el Valle del Bajo Piura, cuya área de drenaje es aproximadamente de 46,200 Has. Las crecidas en el área de estudio son provocadas generalmente por fenómenos de lluvias intensas y, por esta razón, la crecida es un fenómeno natural. Aportes adicionales al área de drenaje del valle, se considera la escorrentía del dren Pajaritos y algunas quebradas secas sobre el sector Oeste del Valle y la descarga pluvial de la ciudad de Piura. La simulación hidráulica del tramo del dren Sechura en el tramo conocido como rio antiguo, se realizó en flujo estacionario y en régimen subcritico, empleándose para ello el modelo hidráulico unidimensional HEC RAS, el módulo HEC GeoRAS y el software ArcGis 9.3, para la representación de los mapas temáticos. Como se mencionó al principio, el propósito del estudio es contar con información específica y temática en escenarios de eventos extremos y establecer parámetros de respuesta ante estos fenómenos naturales.

Evaluar las caracteristicas geomorfológicas de la cuenca, cobertura vegetal y suelos.

-

Determinar caudales máximos para diferentes periodos de retorno del dren Sechura a nivel del Puente Sechura.

-

Definir el ancho estable del rio que facilite el drenaje del caudal de avenidas ordinarias y extraordinarias.

-

Determinar el tirante máximo en el tramo del dren Sechura, conocido como rio antiguo en régimen permanente, para periodos de retorno de 25, 50 y 100 años.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

-

3

2.00 OBJETIVOS

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

-

Efectuar el diseño final de la defensa ribereña, con las características geométricas que aseguren sus condiciones de servicialidad ante los eventos más desfavorables.

3.00 ALCANCES DEL ESTUDIO El estudio hidrológico e hidráulico del Dren Sechura, el cual se origina por la confluencia de los Drenes Sechura y 1308, comprende el tramo conocido como rio antiguo que transita al norte de la ciudad, y representa un alto riesgo durante avenidas extraordinarias del rio sobre el sector Oeste de la ciudad. El estudio también comprende el análisis de la influencia marina como factor de riesgo de inundación de los asentamientos humanos en zonas del litoral.

4.00 DESCRIPCION DE LA METODOLOGIA Para cumplir con los objetivos propuestos, se plantea la metodología siguiendo los siguientes pasos: Fase I: Preliminares - Recopilación de la información básica. - Plan de trabajo Fase II: Trabajo de campo - Reconocimiento de la cuenca y aportantes. - Evaluación hidrológica de la cuenca. - Evaluación y análisis de la información hidrometereológica. Fase III: Trabajo de gabinete - Procesamiento de la información. - Cálculos y deducciones hidrológicas. - Confección de mapas y gráficos temáticos. - Informe de resultados. - Diseño final de obra hidráulica. -

FUENTES DE INFORMACION Proyecto Especial Chira- Piura (PECHP). Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). Gobierno Regional de Piura (GRP). Autoridad Nacional del Agua (ANA).

5.02

DATOS HIDROMETEREOLOGICOS La relación de estaciones utilizadas en el presente proyecto se muestra en el Cuadro 1 donde se aprecia la ubicación de las estaciones meteorológicas y el periodo de información disponible, utilizado en el presente estudio. En la Figura 1, se aprecian las ubicaciones geográficas de dichas estaciones. Las informaciones meteorológicas han sido obtenidas de los registros del Servicio

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

5.01

4

5.00 INFORMACION BASICA

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Nacional de Meteorología (SENAMHI). En la cuenca del Dren Sechura se cuenta con datos de aforos, realizándose esta actualmente de manera eventual por parte del Proyecto Especial Chira Piura. Cuadro 1. Ubicación de estaciones meteorológicas Coordenadas

Ubicación

Estación

(UTM)

Altitud (msnm)

Periodo

Dpto

Provincia

Distrito

Este

Norte

Chusis

Piura

Sechura

Sechura

518461

9390221

6

1970-2012

San Miguel

Piura

Sechura

Sechura

535030

9310992

13

1970-2008

Miraflores

Piura

Piura

542484

9428900

30

1972-2013

Piura

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

Figura 1. Red de estaciones meteorológicas en el ámbito de la zona de influencia del área de estudio

5

Fuente: Senamhi

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

5.03

INFORMACION PLUVIOMETRICA Y PLUVIOGRAFICA La información pluviométrica que se utilizara en el estudio hidrológico corresponde a la estación meteorológica de Miraflores, que se encuentran dentro del valle del Bajo Piura (Figura 1), y si bien es cierto existen estaciones mas cercanas a la zona del proyecto, como la estación de Bernal y Chusis, la estación Miraflores tiene mayor influencia directa de los drenes en estudio. La serie de tiempo utilizada corresponde al periodo 1971- 2013, información proveniente del SENAMHI. Esta información nos proporciona la precipitación total mensual (Cuadro 2), data que se utilizó para calcular la precipitación máxima en 24 horas para diferentes periodos de retorno. Cuadro 2. Información de precipitación total mensual para el proyecto PRECIPITACION (mm) TOTAL MENSUAL

ENE

FEB

MAR

1971

1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992

170.80

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

3.30

1.10

0.50

-

-

-

0.30

1.50

-

6.70

0.74

8.60

0.70

-

0.10

-

0.80

0.10

-

2.50

186.30

15.53

Max. mes (mm) 3.30 170.80

1.90

0.80

59.20

38.60

23.10

11.70

-

0.40

-

0.20

0.40

0.60

4.30

1.20

139.70

11.64

59.20

2.40

1.60

1.40

3.00

0.30

0.50

-

-

0.40

-

2.40

0.10

12.10

1.01

3.00

0.30

11.00

21.40

0.40

-

3.50

-

1.10

-

3.50

-

-

41.20

3.43

21.40

23.30

37.90

1.10

-

8.20

-

-

-

-

-

70.50

7.05

37.90

1.40

31.30

22.00

3.70

-

-

-

2.60

-

-

-

61.00

5.08

31.30

-

0.10

38.60

0.50

-

-

-

40.40

4.49

38.60

1.70

-

1.00

3.00

8.70

-

-

0.30

0.30

-

-

15.00

1.25

8.70

0.20

2.50

13.70

35.20

0.30

-

-

-

0.40

5.50

2.90

60.70

5.52

35.20

0.30

1.80

25.70

0.10

-

-

0.10

0.60

-

2.20

-

1.50

32.30

2.69

25.70

-

-

-

3.90

1.30

-

0.20

-

0.10

1.70

6.80

10.40

24.40

2.03

10.40

0.70

0.50

-

-

0.10

8.50

-

1.20

-

324.50

161.70

427.10

778.40

379.40

0.40

29.70

8.00

0.10

2.80

-

1.10

-

-

0.80

-

0.10

43.00

3.58

29.70

2.80

3.00

16.00

-

2.00

-

-

0.30

-

1.30

-

1.10

26.50

2.21

16.00

1.50

7.10

-

7.00

0.80

-

-

-

-

-

8.40

-

24.80

2.07

8.40

22.80

78.10

98.60

16.40

-

-

0.40

-

-

6.70

0.40

-

223.40

18.62

98.60

7.20

0.30

-

5.90

-

-

-

-

-

0.20

0.90

14.50

1.32

7.20

8.30

42.00

9.10

-

0.40

-

0.50

3.70

-

1.90

0.20

0.80

1.60

0.50

-

187.10

128.30

2.90

11.00

12.50

192.40

-

1.10

0.40

2,273.30

189.44

778.40

-

-

-

0.60

-

-

61.50

5.13

42.00

-

-

-

0.40

0.90

2.70

10.10

0.92

3.70

-

-

-

1.60

4.00

8.70

0.79

-

-

-

-

342.20

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

34.22

6

1972

Acumulado Promedio anual mes (mm) (mm)

ABR

4.00

Página

Año

187.10

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

1993

1.00

1994 1995 1996

5.70

3.10

1.80

-

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

1.00

1.00

-

-

-

1.10

-

-

0.30

-

1.10

0.30

0.70

7.80

20.10

1.83

7.80

-

0.40

-

0.60

-

-

-

-

-

-

2.80

0.23

1.80

23.90

0.60

36.80

-

0.70

-

-

-

0.60

2.40

220.10

20.01

768.70

500.00

485.80

95.10

5.60

-

-

-

0.20

2.00

0.10

0.20

5.80

33.60

1.10

18.50

3.40

1.40

-

-

-

0.20

-

3.30

67.30

5.61

33.60

2.20

10.50

6.10

24.50

2.70

0.80

-

-

-

19.90

66.70

6.67

24.50

11.30

5.90

18.60

-

-

-

-

0.70

-

7.30

206.10

18.74

-

4.10

-

-

-

-

-

-

2.30

0.40

275.50

22.96

4.10

1997 1998

1.00

162.30

155.10

1,857.70

154.81

155.10 768.70

162.30

132.00

136.70

136.70

22.70

4.50

-

-

1.30

-

-

0.50

-

6.20

2.10

41.40

3.45

22.70

4.60

0.70

-

4.70

1.10

-

-

-

-

0.80

0.80

6.70

19.40

1.62

6.70

2.20

0.50

17.70

0.60

-

-

-

-

-

2.50

-

-

23.50

1.96

17.70

-

26.90

30.70

-

-

-

-

-

-

-

0.30

0.60

58.50

4.88

30.70

6.50

-

3.70

3.50

-

-

-

-

-

-

0.60

-

14.30

1.19

6.50

7.20

92.30

54.10

35.90

1.00

0.30

2.30

-

-

0.20

0.20

-

193.50

16.13

92.30

29.70

21.90

18.00

2.50

3.60

0.30

0.20

-

-

-

5.00

1.60

82.80

6.90

29.70

1.00

64.20

25.40

7.10

4.00

-

-

-

-

1.20

-

-

102.90

8.58

64.20

1.40

1.80

-

10.40

3.30

-

3.60

-

-

-

2.20

1.40

24.10

2.01

10.40

4.00

69.10

26.20

10.10

-

-

-

-

-

0.50

0.70

0.20

110.80

9.23

69.10

0.80

9.20

42.50

-

7.40

-

-

-

-

1.50

-

0.20

61.60

5.13

42.50

Fuente: Senamhi- Estacion Miraflores

Con la información pluviográfica de la estación Miraflores (Cuadro 2), se determinó la precipitación máxima 24 horas, haciendo un análisis comparativo del análisis de tormentas y se determinó la curva IDF de diseño. 5.04

CARTOGRAFIA Se ha empleado información georeferenciada a escala 1/1000,000 del estudio de Zonificación Económica Ecológica del Departamento de Piura e imágenes satelitales Google Earth, en el ambiente del Sistema de Información Geográfica- SIG.

6.01

UBICACIÓN Y CARACTERISTICA DE LA ZONA DEL PROYECTO

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

6.00 DESCRIPCION GENERAL DE LA MICROCUENCA

7

Para el modelamiento hidráulico, se utilizó la topografía de un tramo del Dren Sechura a lo largo del eje del rio antiguo (1850 m) que comprende el cauce y la llanura de inundación del sector norte y Oeste de la ciudad de Sechura.

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

El proyecto: “MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DE LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURAPIURA”, se ubica en la costa norte del Peru, distrito de Sechura, Provincia de Sechura de la Regio Piura. Geográficamente el tramo donde se inicia el rio antiguo, a la altura del Puente Sechura se localiza en las coordenadas UTM- Sistema WGS84 siguientes: 520106E, 9386383N, a una altitud aproximada de 5 msnm. Asimismo, hidrográficamente, se encuentra en la parte baja de la cuenca del rio Piura, el cual pertenece a la Vertiente del Pacifico (Figuras 2 y 3).

Página

8

Figura 2. Macro localización de la zona de proyecto

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL

Figura 3. Micro localización del proyecto

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

9

DE SECHURA

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

6.02

CLIMATOLOGIA El clima en el valle de Piura de Piura es variable dependiendo de la cercanía al mar. La temperatura media anual en Sechura es de 24ºC, mientras que en las zonas aledañas de la ciudad de Piura la temperatura media anual es cercana a los 25 ºC. En general el clima es desértico y cálido con variaciones estacionales, principalmente de la variable temperatura. En el valle la temperatura máxima promedio anual varia espacialmente entre los 29 a 31 ºC y la temperatura mínima entre los 19 a 19.5 ºC. Las lluvias son escasas, estas se presentan normalmente entre diciembre y marzo, debido principalmente al trasvase de humedad proveniente de la actividad de lluvias en la zona andina de la región. En promedio las lluvias normales para el valle varian entre los 30 a 70 mm/anuales y excepcionalmente durante los años de ocurrencia del Fenómeno del Niño, como el evento 1997-98, el total de lluvias pueden sobrepasar los 1000 mm (Ver cuadro 2). Las lluvias tienen un gradiente de disminución hacia el litoral. Por esta razón las lluvias más intensas, incluyendo durante años de ocurrencia del Fenómeno del Niño, disminuyen cuando mas próximas están al mar. Cuadro 3. Temperaturas y precipitaciones medias anuales Temperatura ºC Luvia (mm/anual) Estacion Maxima Minima Normal Niño 97-98 Miraflores 30.7 19.3 69.5 1857.7 San Miguel 30.3 18.8 43.1 1306.4 Chusis 28.6 19.1 29.3 1027.4 Fuente. Senamhi- Periodos 1970-2000

6.03

DETERMINACION DE LLUVIAS MAXIMAS EN 24 HORAS Utilizando los registros de lluvias máximas mensuales del Cuadro 2, determinamos sus parámetros estadísticos: Cuadro 4. Parámetros estadísticos de Precipitaciones máximos mensuales Parámetros Estadísticos

Las precipitaciones máximas diarias de la Estación Miraflores fueron ajustadas a las distribuciones teóricas más utilizadas, como son la Log Normal II, Log Normal III, Log Pearson Tipo III, Gamma 2 parámetros, Log Gumbel, entre otras.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

10

Media: Varianza: Desviación Estándar: Coeficiente Variación: Coeficiente de Sesgo: Coeficiente de Curtosis:

Valor 80.5756 27762.29 166.62 2.0679 3.7564 17.0031

Página

Parámetros

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Cuadro 5. Distribuciones para diferentes periodos de retorno Distribución Tr

LOG NORMAL II

LOG NORMAL III

GAMMA II

2

27.88

26.83

41.6

25.95

22.06

5

92.5

91.62

132.79

90.16

77.74

10

173.23

175.3

210.74

180.2

178.95

25

338.14

350.8

319.48

389.47

513.19

50

520.82

549.4

404.35

652.08

1121.26

100

768.06

822.62

490.63

1049.11

2435.72

200

1095.92

1190.38

577.7

1632.97

5276.18

NORMAL*

GAMMA III*

LOG PEARSON III

GUMBEL*

LOG GUMBEL

* El delta tabular máximo es mayor al delta crítico, o los parámetros ordinarios son incorrectos, por lo que los datos no se ajustan a la función (prueba de bondad de ajuste Kolmogorov-Smirnov)

Para saber que distribución teórica se ajustó mejor a los datos de intensidades calculadas, se aplicó la prueba de bondad de ajuste Kolmogorov-Smirnov. Esta prueba consiste en comparar el máximo valor absoluto de la diferencia D entre la función de distribución de probabilidad observada Fo(Xm) y la estimada F(Xm).

D = máx F0 (X m ) − F (X m ) Con un valor crítico “d” que depende del número de datos y del nivel de significación seleccionado. Si D < d, se acepta la hipótesis nula

Los valores del nivel de significación α que se usan normalmente son del 10%, 5% y 1%. Para un nivel de significación de 5%, y para una muestra de n= 41, el valor de “d” crítico es 0.2124. Cuadro 6. Pruebas de bondad de ajuste Kolmogorov- Smirnov Para diferentes distribuciones

Se puede observar que el “d” minimo para las muestras analizadas corresponde a la distribución LogPearson tipo III, por lo que se asume estos datos de distribuciones de intensidades máximas mensuales y asumiendo una probabilidad de ocurrencia de precipitaciones como un promedio de 6 días mensuales, tenemos:

P maxima mensual (mm)

P maxima diaria inicial (mm)

2

25.95

4.33

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

Tr

11

Cuadro 7. Precipitaciones máximas diarias asumidas

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

5

6.04

90.16

15.03

10

180.2

30.03

25

389.47

64.91

50

652.08

108.68

100

1049.11

174.85

200

1632.97

272.16

ANALISIS DE TORMENTAS- PRECIPITACIONES DE DISEÑO- CURVAS IDF Conociendo la importancia de la hidrología para los caudales de diseño, se utilizó información pluviográfica, disponible de la ciudad de Piura, dond se determina las máximas precipitaciones diarias obtenidas entre el año 1972 y 1998. Cuadro 8. Precipitaciones máximas diarias entre 1972 y 1998 64.91

REGISTROS DE PRECIPITACIONES DIARIAS MAYORES A:

mm (de 1971 a 2013)

AÑO

Pp (mm/dia)

1972

65.3

Probabilidad de ocurrencia de una max. Precipitación

1983

151.4

de :

1992

107.1

25 años de retorno, lo que nos da un lapso de ocurrencia de:

1998

173.6

Sin contar con los fenomenos del niño 97-98, asumimos la 107.10

3.64

mm/diaria al menos una vez cada

dias al mes de lluvias de máximas intensidades.

Estacion Miraflores (Fuente Senamhi)

Cuadro 9. Precipitaciones máximas diarias de diseño Tr

P maxima mensual (mm)

P maxima diaria final (mm)

2

25.95

7.14

5

90.16

24.79

10

180.2

49.55

25

389.47

107.10

50

652.08

179.31

100

1049.11

288.49

200

1632.97

449.05

Página

12

Con la precipitación máxima diaria de diseño, se puede determinar las precipitaciones máximas en 24 horas y la curva Intensidad- Duración- Frecuencia (Curvas IDF), para los distintos periodos de retorno.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Tr

P 24 horas (mm)

1

2

3

4

5

6

8

12

14

16

18

20

22

24

48

0.25

0.31

0.38

0.44

0.5

0.56

0.64

0.73

0.79

0.83

0.87

0.9

0.97

1

1.32

7.85

1.96

2.43

2.98

3.45

3.92

4.40

5.02

5.73

6.20

6.52

6.83

7.06

7.61

7.85

10.36

5

27.27

6.82

8.45

10.36

12.00

13.64

15.27

17.45

19.91

21.55

22.64

23.73

24.55

26.45

27.27

36.00

10

54.51

13.63

16.90

20.71

23.98

27.25

30.52

34.89

39.79

43.06

45.24

47.42

49.06

52.87

54.51

71.95

25

117.81

29.45

36.52

44.77

51.84

58.91

65.97

75.40

86.00

93.07

97.78

102.49

106.03

114.28

117.81

155.51

50

197.25

49.31

61.15

74.95

86.79

98.62

110.46

126.24

143.99

155.82

163.71

171.60

177.52

191.33

197.25

260.37

100

317.34

79.34

98.38

120.59

139.63

158.67

177.71

203.10

231.66

250.70

263.39

276.09

285.61

307.82

317.34

418.89

200

493.95

123.49

153.13

187.70

217.34

246.98

276.61

316.13

360.59

390.22

409.98

429.74

444.56

479.14

493.95

652.02

Tr

1

2

3

4

5

6

8

12

14

16

18

20

22

24

48

2

1.9624

1.2167

0.9943

0.8635

0.7850

0.7326

0.6280

0.4775

0.4429

0.4072

0.3794

0.3532

0.3461

0.3271

0.2159

5

6.8181

4.2272

3.4545

3.0000

2.7272

2.5454

2.1818

1.6591

1.5389

1.4148

1.3182

1.2273

1.2025

1.1363

0.7500

10

13.6271

8.4488

6.9044

5.9959

5.4508

5.0874

4.3607

3.3159

3.0758

2.8276

2.6346

2.4529

2.4033

2.2712

1.4990

29.4525

18.2606

14.9226

12.9591

11.7810

10.9956

9.4248

7.1668

6.6479

6.1114

5.6942

5.3015

5.1944

4.9088

3.2398

50

49.3116

30.5732

24.9845

21.6971

19.7246

18.4097

15.7797

11.9992

11.1303

10.2322

9.5336

8.8761

8.6968

8.2186

5.4243

100

79.3358

49.1882

40.1968

34.9078

31.7343

29.6187

25.3875

19.3050

17.9072

16.4622

15.3383

14.2804

13.9919

13.2226

8.7269

200

123.4885

76.5628

62.5675

54.3349

49.3954

46.1024

39.5163

30.0489

27.8731

25.6239

23.8744

22.2279

21.7789

20.5814

13.5837

I (mm/hr)

Cuadro 10. Datos para curva I-D-F por el método de coeficientes (Manual de Bajo Volumen de Transito- MTC) EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

25

13

2

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Fig. 4. CURVA I-D-F (Metodo de Coeficientes- MTC) 140.0000

120.0000

Tr= 2 años

100.0000

Tr= 5 años 80.0000

Tr= 10 años Tr= 25 años

60.0000

Tr= 50 años Tr= 100 años

40.0000

Tr= 200 años

0.0000 10

20

30

40

50

60

Página

0

14

20.0000

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

6.05

CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICAS DEL SISTEMA HIDROGRAFICO El sistema hidrológico de interés en el proyecto (Figura 6) está constituido por la confluencia del Dren Sechura y el Dren 1308, cuyas aguas desembocan en el rio antiguo, y aguas abajo a través del manglar de San Pedro y San Pablo desemboca en el Océano Pacifico. La zona de influencia del proyecto se encuentra situado en la parte baja de la cuenca del rio Piura. Las características fisiográficas de esta zona (figura 7) indican el predominio de un valle amplio en el área de drenaje de las corrientes de agua en estudio, asi como depósitos eólicos en la zona específica del proyecto. Los límites de la cuenca del Dren Sechura, están definidos por las divisorias de agua impuestas por la obras de defensa, las características fisiográficas y de acuerdo al sistema de drenaje1 de riego. Para delimitar la cuenca del Dren Sechura y dren 1308 se tomaron en cuenta las obras de defensa ribereña sobre el rio Piura y las áreas de cultivo del valle que aportan escorrentía según el sistema de drenaje agrícola actualmente existente. Para definir la longitud del cauce principal se consideró la longitud del cauce al centro de gravedad de la cuenca. La cuenca del Dren Sechura y Dren 1308 para el presente proyecto tienen las siguientes características: Cuadro 11. Parámetros geomorfológicos cuencas Dren Sechura y Dren 1308

Unidad Km2 Km m

Pendiente Media del curso principal

Ic

m/m

Longitud del cauce principal Longitud del Dren

Lp Ld

Coeficiente de compacidad Ancho medio Factor de forma

K Am F

0.00081

0.00074

Km Km

33.50 52.00

36.30 54.40

Km

3.405 6.420 0.191

3.251 5.820 0.160

Mapa del sistema de Drenaje del Valle del Bajo Piura. Obra de la segunda etapa- Proyecto Especial Chira-

Piura. EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

15

Variable Ad P Ht

Página

1

Parametros Superficie total de drenaje Perimetro Desnivel total

Cuenca Dren Cuenca Sechura Dren 1308 215.10 211.60 178.40 168.90 27 27

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Página

16

Figura 6. Cuencas hidrográficas de la Región Piura

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL

Figura 7. Cuencas hidrográficas Dren Sechura- Dren 1308 EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

17

DE SECHURA

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

6.06

CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS Y USO DEL SUELO La Cuenca del río Piura presenta dos zonas fisiográficas bien diferenciadas: i) Por un lado está el Desierto de Sechura, constituido por terrenos de relieve plano, surcado por el Valle del río Piura que desemboca en el Océano Pacífico. En la parte Noroeste destacan los Cerros de Asperrería y los Macizos de Paita con elevaciones de hasta de 390 msnm, y en la parte Noreste otro cordón de cerros de edad Pre-Terciaria. ii) Por otro, la parte oriental de la cuenca se caracteriza por presentar un relieve gradualmente abrupto hacia el este, iniciándose con promontorios de 200 msnm que ascienden hasta los 3 644 msnm en el macizo de la Cordillera Occidental. Figura 8. Mapa Geomorfológico del ámbito de la Cuenca Chira- Piura

La Fig. 9, detalla que los suelos en el Valle del Bajo Piura son fluvisoles. La EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

Tres unidades geomorfológicas o fisiográficas son claramente visibles y perfectamente definidas dentro del ámbito del desierto costero: los valles aluviales irrigados; las planicies o terrazas costeras; y el conjunto de cerros, colinas y lomas bajas, asi como los ramales de la porción inferior del flanco occidental andino que irrumpen hacia el mar. Cada una de estas unidades geomórficas agrupa suelos disimiles en morfología, estado de desarrollo y vocación agrícola.

18

En la Figura N°8 se observan las distintas unidades geomorfológicas de la región, de las cuales ahondaremos las características principales de la zona en estudio, en especial en la parte baja de la cuenca del Rio Piura que está contemplada por una amplia planicie fluvial con varios con valles amplios y estrechos, rodeado de depósitos eólicos.

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

distribución de estos suelos a lo largo de los valles es, por lo general, complejo y heterogénea, presentando un patrón intrincado en base al discurrimiento variables y de carácter torrencial que tipifica a los ríos del desierto costero. Por lo general los suelos superficiales y gruesos se ubican en la cabecera del valle, donde el relieve topográfico es variado y mucho más movido y el acumulamiento gravo pedregoso superficial constituye un rasgo físico dominante. Los segundos, es decir, aquellos de naturaleza fina y profundos, ocupan la parte central y baja de la llanura aluvional. Figura 9. Mapa de uso de suelo en la Cuenca Piura

Cuadro 12. Usos de suelo en cuenca Piura USOS DE SUELO EN CUENCA DEL RIO PIURA (ha)

ÁREA

% DEL TOTAL

SN(II)

A2s(r)-C3s(r)

Cultivos en limpio, calidad agrológica media, cultivos permanentes, calidad agrológica baja, limitación por suelo, requieren riego.

6,966.51

0.70%

62.00

A1(r)-C2s(r)

Cultivos en limpio, calidad agrológica alta, cultivos permanentes, calidad agrológica media, limitación por suelo, requieren riego.

49,080.05

4.93%

62.00

A3sc-P1sc-Xs

Cultivos en limpio, calidad agrológica baja. Pastos, calidad agrológica

363.77

0.04%

39.00

SN(II)x %

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

0.43

3.06

19

DESCRIPCIÓN

0.01

Página

SÍMBOLO

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

P3se(t)-F3seXse

Pastoreo temporal-forestales-protección. Calidad agrológica baja. Limitación por suelo y erosión

259,990.20

26.12%

68.00

P3s(t)-Xse

Pastoreo temporal, calidad agrológica. Protección, limitación por suelo.

147,015.73

14.77%

49.00

Pob

Poblado

916.84

0.09%

30.00

59,537.53

5.98%

25.00

122,165.30

12.27%

25.00

19,682.36

1.98%

45.00

Protección-Forestales, calidad agrológica baja. Xse-F3se-P2se Pastoreo, calidad agrológica media, limitación por suelo y erosión. Xse-C3se(r)A3se(r)

Protección-Pastoreo temporal-forestales, calidad agrológica baja. limitación por suelo

F3se-P3se-Xse

Forestales-Pastoreo-Protección, calidad agrológica baja, limitación por suelo y erosión

Xse

Protección (limitación por suelo y erosión)

128,488.96

12.91%

76.00

Xse-Pese(t)A3se(r)

Protección-Pastos temporales-Cultivos en limpio, calidad agrológica

121,791.04

12.23%

62.00

P3sec-Xse

Pastoreo temporal, calidad agrológica baja-protección. Limitación por suelo y erosión

3,197.35

0.32%

62.00

Xse-F2se

Protección-forestales, calidad agrológica media, limitación por suelo y erosión

49.25

0.00%

62.00

Xse-F3se

Protección-forestales, calidad agrológica media, limitación por suelo y erosión

76,217.97

7.66%

25.00

995,462.86

100.00%

TOTAL

17.76

7.24

0.03

1.50

3.07

0.89

9.81

7.59

0.20

0.00

1.91 53.49

El cuadro 12, nos muestra el uso de suelo en toda la cuenca Piura, y utilizando la tabla para números de curva de escorrentía para usos selectos de tierra agrícola, suburbana y urbana (condiciones de antecedentes de humedad II, Is=0.20S), de la bibliografía de Hidrologia Aplicada de Ven te Chow, es que se ha tratado de hallar un ponderado del uso de suelo promedio en toda la cuenca Piura, que podríamos aplicar en nuestra zona de proyecto.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES Y APORTES No existen aforos en los drenes en estudio. Se ha llegado a reportar un caudal medido cercano de 98 m3/seg en la Quebrada Pajarito, altura del puente Las Monjas, en Marzo 1998 (año Niño). El cuadro 13, algunas características de los drenes Sechura y 1308, asi como los aportes adicionales al sistema hidrológico del

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

7.01

20

7.00 MODELAMIENTO HIDROLOGICO

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Dren Sechura, durante eventos de lluvias extraordinarias. Cuadro 13. Características de drenes y aportes Cuencas Quebradas

Parametros Superficie total de drenaje Perimetro Desnivel total Pendiente Media del curso principal Longitud del cauce principal Longitud del Dren Factor de cuenca Coeficiente de compacidad Ancho medio Factor de forma

Vari Uni able dad

Cuenca Dren Sechura

Cuenca Quebrada Quebrada Quebrad Dren 1308 Pajarito seca A a seca B

Quebrad a seca C

Ad P Ht

Km 2 Km m

215.10 178.40 27

211.60 168.90 27

59.40 128.70 52

81.60 250.50 125

21.30 64.10 75

8.20 19.10 50

Ic

m/ m

0.00081

0.00074

0.00271

0.00525

0.00539

0.00925

Lp Ld

Km Km

33.50 52.00

36.30 54.40

19.20

23.80

13.90

5.40

Km

3.405 6.420 0.191

3.251 5.820 0.160

K Am F

Página

21

Figura 10. Dren Sechura

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Figura 11. Dren Sechura 1308

7.02

CAUDALES DE DISEÑO DE CUENCAS PRINCIPALES Y APORTES 7.02.01

PRECIPITACIONES TOTALES

Página

Dónde: Pd= precipitación total (mm) d= duración en minutos P24h= Precipitación máxima en 24 horas (mm)

22

Los modelos permiten relacionar las intensidades máximas anuales y su probabilidad de excelencia, cuyo reciproco corresponde al periodo de retorno (Tr) en años. En el cuadro 10 y Figura 4, nos permitimos apreciar los valores de la curva IDF utilizando los coeficientes de acuerdo al Manual de Diseño se Carreteras Pavimentadas se Bajo Volumen de Transito del MTC. En este caso nos permitiremos utilizar las intensidades máximas de acuerdo a la metodología de Dick Peschke (Guevara, 1991) que relaciona la duración de la tormenta con la precipitación máxima en 24 horas.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL

10

15

30

60

120

180

240

300

360

420

480

0.29

0.32

0.38

0.45

0.54

0.59

0.64

0.68

0.71

0.73

0.76

2

7.85

2.28

2.51

2.98

3.53

4.24

4.63

5.02

5.34

5.57

5.73

5.97

5

27.27

7.91

8.73

10.36

12.27

14.73

16.09

17.45

18.55

19.36

19.91

20.73

10

54.51

15.81

17.44

20.71

24.53

29.43

32.16

34.89

37.07

38.70

39.79

41.43

25

117.81

34.16

37.70

44.77

53.01

63.62

69.51

75.40

80.11

83.65

86.00

89.54

50

197.25

57.20

63.12

74.95

88.76

106.51

116.38

126.24

134.13

140.04

143.99

149.91

100

317.34

92.03

101.55

120.59

142.80

171.37

187.23

203.10

215.79

225.31

231.66

241.18

200

493.95

143.25

158.07

187.70

222.28

266.74

291.43

316.13

335.89

350.71

360.59

375.40

Tr

10

15

30

60

120

180

240

300

360

420

480

2

13.6582

10.0474

5.9657

3.5323

2.1194

1.5437

1.2559

1.0675

1.1146

1.1460

1.1931

5

47.4538

34.9086

20.7270

12.2725

7.3635

5.3636

4.3636

3.7090

3.8727

3.9818

4.1454

10

94.8445

69.7707

41.4263

24.5288

14.7173

10.7200

8.7213

7.4131

7.7402

7.9582

8.2853

204.9894

150.7968

89.5356

53.0145

31.8087

23.1693

18.8496

16.0222

16.7290

17.2003

17.9071

50

343.2087

252.4754

149.9072

88.7609

53.2565

38.7918

31.5594

26.8255

28.0090

28.7980

29.9814

100

552.1771

406.1993

241.1808

142.8044

85.6827

62.4108

50.7749

43.1587

45.0627

46.3321

48.2362

200

859.4797

632.2609

375.4049

222.2792

133.3675

97.1443

79.0326

67.1777

70.1414

72.1173

75.0810

25

I (mm/hr)

Cuadro 14. Datos para curva I-D-F mediante la metodología De Dick Peschke (Guevara, 1911)

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

Tr

P 24 horas (mm)

23

DE SECHURA

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

1000.0000 900.0000 800.0000 Tr= 2 años 700.0000 Tr= 5 años 600.0000

Tr= 10 años Tr= 25 años

500.0000

Tr=50 años 400.0000 Tr=100 años 300.0000

Tr= 200 años

200.0000

0

100

200

300

400

500

Fig. 12. CURVA I-D-F (Método de Dick Peschke) EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

600

Página

0.0000

24

100.0000

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

En el cuadro 14 y figura 12, se muestran las diversas intensidades (mm/hr) para diferentes duraciones (min) y periodo de retorno (años) para una serie de datos (1972-2013) de la Estación de Miraflores- Piura. 7.02.02

PRECIPITACIÓN EXCEDENTE O ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

Cuando se produce una lluvia, una parte inicial de esta es retenida; en la cobertura vegetal, como intercepción y en las depresiones del terreno, como almacenamiento superficial. Al continuar la lluvia, el suelo se cubre de una delgada capa de agua, conocida como detención superficial y escorrentía superficial. Inmediatamente debajo de la superficie, tiene lugar la escorrentía subsuperficial; las dos escorrentías, la superficial y la subsuperficial, constituyen la escorrentía directa. La infiltración, viene a ser el paso del agua a través de la superficie del suelo hacia el interior de la tierra; la percolación, es el movimiento del agua dentro del suelo; ambos fenómenos, la infiltración y la percolación, están muy relacionados, esto ocurre porque la primera no puede continuar sino no se da la segunda. El agua infiltrada en exceso, de la escorrentía subsuperficial, puede formar parte del agua subterránea, la que eventualmente puede llegar a los cursos del agua. Generalmente, constituye una preocupación, la obtención de la escorrentía directa, entendiéndose esta como una lluvia específica en un determinado lugar. Por la presencia de los fenómenos de infiltración y percolación, el agua de lluvia llega hasta el nivel del agua subterránea, pero no a un ritmo constante. La tasa de infiltración disminuye a medida que progresa la tormenta, dado que se van llenando los espacios capilares del suelo. La capacidad de infiltración, viene a ser la tasa máxima a la cual puede penetrar agua a un suelo, en un área dada y, con una tasa de abastecimiento suficiente. Al inicio de una tormenta es máxima y, se aproxima a una tasa mínima a medida que el suelo se satura. El valor límite está controlado por la permeabilidad del suelo. Existen diversas fórmulas para determinar la infiltración, la mayor parte de ellas señalan que la capacidad de infiltración es una función exponencial del tiempo. La forma de obtener la escorrentía directa, por separación en el histograma, es aparentemente sencilla. En primer lugar, se necesita de una estación con pluviógrafo; en segundo lugar, el suelo de la cuenca no es homogéneo; y en tercer lugar, la determinación de la retención presenta ciertas complicaciones. 7.02.03

FACTORES DE LA INFILTRACIÓN

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

De todas las características del suelo, que afectan la infiltración, la porosidad es probablemente la más importante. La porosidad, define la capacidad de almacenamiento y, también influye en la resistencia al flujo. La infiltración, tiende a aumentar con el aumento de la porosidad.

25

La capacidad de infiltración depende de muchos factores: tipo de suelo, contenido de materia orgánica, contenido de humedad, cobertura vegetal y, época del año.

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

El incremento del contenido de materia orgánica, tiende a incrementar la capacidad de infiltración, debido principalmente al aumento que produce en la porosidad. La infiltración, para un mismo tipo de suelo, es menor en un suelo húmedo que en un suelo seco y, esta disminución es más notoria en los momentos iniciales. El efecto de la cobertura vegetal, en la capacidad de infiltración, es difícilmente determinable, puesto que también influye en la intercepción. La presencia de vegetación, incrementa la capacidad de infiltración; esto lo podemos corroborar a través de una comparación con un suelo desnudo. Esto obedece a que: retarda el flujo de superficie, dando al agua más tiempo para que penetre en el suelo; los sistemas de raíces hacen al suelo más permeable; el follaje protege al suelo de la erosión causada por las gotas de agua y, disminuye la compactación de la superficie del suelo. 7.02.04

PRECIPITACION EFECTIVA

7.02.04.01

Método de Abstracciones del SCS (SOIL CONSERVATION SERVICE)

El Servicio de Conservación de Suelos (Soil Conservation Service) de los Estados Unidos desarrolló un método para calcular las abstracciones de la precipitación de una tormenta. Para la tormenta como un todo, la profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa Pe es siempre menor o igual a la profundidad de precipitación P; de manera similar, después de que la escorrentía se inicia, la profundidad adicional del agua retenida en la cuenca Fa es menor o igual a alguna retención potencial máxima S; como se aprecia en la Figura 13.

Fa Pe = S P − Ia

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

Existe una cierta cantidad de precipitación Ia (Abstracción inicial antes del encharcamiento) para la cual no ocurrirá escorrentía, luego la escorrentía potencial es la diferencia entre P e Ia. La hipótesis del método del SCS consiste en que las relaciones de las dos cantidades reales y las dos cantidades potenciales son iguales, es decir:

26

Fig. 13 Método de abstracciones del SCS

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

P = Pe + I a + Fa

Del principio de continuidad:

Pe =

(P − I a ) 2 P − Ia + S

Combinando estas dos ecuaciones, Pe resulta: La cual es la ecuación básica para el cálculo de la profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa de una tormenta utilizando el método SCS. Al estudiar los resultados obtenidos para muchas cuencas experimentales pequeñas, se desarrolló una relación empírica:

I a = 0,2 S

Pe = Con base en esto, se tiene que:

(P − 0,2S )2 P + 0,8S

Implementación Al representar en gráficas la información de P y Pe para muchas cuencas, el SCS encontró curvas. Para estandarizar estas curvas, se define un número adimensional

de curva CN, tal que 0 ≤ CN ≤ 100 . Para superficies impermeables y superficies de agua CN = 100; para superficies naturales CN<100.

S= El número de curva y S se relacionan mediante pulgadas.

1000 − 10 CN ; donde S está en

Un factor importante a tener en cuenta en estas curvas son las condiciones antecedentes de humedad (Antecedent Moisture Conditions), las cuales se agrupan en tres condiciones básicas (Cuadro 15): Cuadro 15. Condiciones antecedentes de humedad básicas empleadas en el método

SCS. AMC (I) AMC (II) AMC (III)

Condiciones secas Condiciones normales Condiciones húmedas

Los números de curva del Cuadro 16 se aplican para condiciones antecedentes de humedad (AMC, por sus en inglés) normales, y se establecen las siguientes relaciones para las otras dos condiciones:

4,2CN ( II ) 10 − 0,058CN ( II ) 23CN ( II ) CN ( III ) = 10 + 0,13CN ( II )

Grupo A:

Arena profunda, suelos profundos depositados por el viento y limos agregados.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

Los números de curva han sido tabulados por el Servicio de Conservación de Suelos en base al tipo y uso de suelo. En función del tipo de suelo se definen cuatro grupos:

27

CN ( I ) =

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Grupo B: Grupo C: Grupo D:

Suelos poco profundos depositados por el viento y marga arenosa. Margas arcillosas, margas arenosas poco profundas, suelos con bajo contenido orgánico y suelos con altos contenidos de arcilla. Suelos que se expanden significativamente cuando se mojan, arcillas altamente plásticas y ciertos suelos salinos.

Los valores de CN para varios tipos de usos de suelos se dan en Cuadro 16. Para una cuenca hecha de varios tipos y usos de suelos se puede calcular un CN compuesto (ver Cuadro 12). Cuadro 16. Números de curva de escorrentía para usos selectos de suelo agrícola, urbana y suburbana (Condiciones antecedentes de humedad AMC (II), Ia =0,2 S) Tratamiento o uso

Condición hidrológico

baldío

filas rectas sin tratamientos de conservación

no aplicable

77

86

91

94

no disponible

72

81

88

91

pobre bueno pobre bueno pobre bueno

72 67 70 65 66 62

81 78 79 75 74 71

88 85 84 82 80 78

91 89 88 86 82 81

no disponible

62

71

78

81

pobre bueno pobre bueno pobre bueno pobre bueno pobre bueno pobre bueno pobre aceptable bueno pobre aceptable bueno

65 63 63 61 61 59 66 58 64 55 63 51 68 49 39 47 25 6

76 75 74 73 72 70 77 72 75 69 73 67 79 69 61 67 59 35

84 83 82 81 79 78 85 81 83 78 80 76 86 79 74 81 75 70

88 87 85 84 82 81 89 85 85 83 83 80 89 84 80 88 83 79

bueno

30

58

71

78

pobre

45

66

77

83

aceptable bueno

36 25 59

60 55 74

73 70 82

79 77 86

95

95

95

95

74 76 72

84 85 82

90 89 87

92 91 89

bueno (cubierto de pasto 75%+)

39

61

74

80

aceptable (cubierto de pasto 50% - 75%)

49

69

79

84

85% impermeables

89

92

94

95

72% impermeables 65% impermeable 38% impermeable 30% impermeable 25% impermeable 65% impermeable

81 77 61 57 54 51

88 85 75 72 70 68

91 90 83 81 80 79

93 92 87 86 85 84

95

95

95

95

filas rectas cultivos en filas

en contorno en contorno y terraza

general Tierra cultivada

con tratamientos de conservación filas rectas

granos pequeños

en contorno en contorno y terraza

grano cerrado

filas rectas filas rectas

grano cerrado: legumbres o pradera de rotación

en contorno en contorno y terraza

Pastizales o campo de animales en contorno Vegas de ríos y praderas troncos delgados, cubierta pobre, sin hierbas

Bosques

Haciendas pavimentados con cunetas y alcantarillados1 superficie dura grava tierra césped, parques, campos de golf, cementerios, etc.

Calles y carreteras

Áreas abiertas

Áreas comerciales de negocios Distritos industriales

Parqueadores pavimentados, techos, accesos, etc.

1/8 acre o menos 1/4 acre 1/3 acre 1/2 acre 1 acre

B

A

C

D

no disponible

no disponible

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

28

general

Residencial

Grupo hidrológico de suelo

Detalles de la descripción

Página

Descripción del uso de la tierra

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

7.02.05

ESTIMACION DE CAUDALES

7.02.05.01

Método del Hidrograma unitario

El hidrograma es un gráfico que muestra la variación en el tiempo de alguna información hidrológica; siendo el hidrograma unitario de una cuenca, el hidrograma de escorrentía directa que se produciría en la salida de la cuenca si sobre ella se produjera una precipitación neta unidad de una duración determinada (por ejemplo, 1 mm. durante 1 hora). El hidrograma unitario es el método lineal propuesto por Sherman en 1932, como un hidrograma típico para la cuenca. Se denomina unitario puesto que, el volumen de escorrentía bajo el hidrograma se ajusta generalmente a 1 cm (ó 1 pulg). El hidrograma unitario se puede considerar como un impulso unitario en un sistema lineal. Por lo tanto es aplicable el principio de superposición; 2 cm de escorrentía producirán un hidrograma con todas las ordenadas dos veces más grandes que aquellas del hidrograma unitario, es decir, la suma de dos hidrogramas unitarios. 7.02.05.02

Hidrograma sintetico triangular del SCS

Además de los hidrogramas naturales, existen hidrogramas sintéticos que son simulados, artificiales y se obtienen usando las características fisiográficas y parámetros de la cuenca de interés. Su finalidad es representar o simular un hidrograma representativo del fenómeno hidrológico de la cuenca, para determinar el caudal pico para diseñar. Uno de los métodos más utilizados, es el hidrograma sintetico triangular del SCS. Con base en la revisión de un gran número de HU, el SCS sugiere este hidrograma donde el tiempo está dado en horas y el caudal en m3/s.cm. El volumen generado por la separación de la lluvia en neta y abstracciones es propagado a través del río mediante el uso del hidrograma unitario. El tiempo de recesión, tr, puede aproximarse a: tr= 1.67 Tp Como el área bajo el HU debe ser igual a una escorrentía de 1 cm, puede demostrarse que:

Donde: A: es el área de drenaje en km2. Tp: tiempo de ocurrencia del pico en horas.

Dónde: tp: tiempo de retardo (h), entre el centroide del hietrograma y el pico de caudal. EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

tp= 0.6 tc

29

Adicionalmente, un estudio de muchas cuencas ha demostrado que:

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

tc: tiempo de concentración de la cuenca (horas). Formula Temez: tc = 0.3

L S 0.25

0.75

Dónde: L: Longitud del cauce principal (km), desde la parte más alta hasta la sección de control. S: Pendiente del cauce principal (m/m) El tiempo de ocurrencia del pico, Tp, puede expresarse como:

Dónde: D: duración de la lluvia (h)

Figura 14. Hidrograma Unitario Triangular del SCS. Este método es recomendable tan solo para cuencas de hasta a 30 Km2. Es muy usado en cuencas sin muchos datos hidrológicos.

7.02.05.03

Procesamiento de la información

Contando con la lluvia efectiva, el caudal máximo (m3/s), será el producto del caudal unitario (m3/s.cm), por la lluvia efectiva (mm):

Página

30

Q max = q p .Pe

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Cuadro 17. Resultados para hidrograma unitario de cuencas principales y aportes Cuencas

Parametros

Vari Unida able d

Cuenca Dren Sechura

Quebradas

Cuenca Dren 1308

Quebrada Quebrad Quebrad Quebrad Pajarito a seca A a seca B a seca C

Superficie total de drenaje Perimetro Desnivel total

Ad P Ht

Km2 Km m

215.10 178.40 27

211.60 168.90 27

59.40 128.70 52

81.60 250.50 125

21.30 64.10 75

8.20 19.10 50

Pendiente Media del curso principal

Ic

m/m

0.00081

0.00074

0.00271

0.00525

0.00539

0.00925

Lp Ld

Km Km

33.50 52.00

36.30 54.40

19.20

23.80

13.90

5.40

tc tp Tp tr T

horas horas horas horas horas m3/s eg.cm

15.87 9.52 10.02 16.74 26.76

17.14 10.29 10.79 18.01 30.08

8.34 5.00 5.50 9.19 14.69

8.65 5.19 5.69 9.50 15.87

5.75 3.45 3.95 6.60 10.55

2.56 1.53 2.03 3.40 5.67

44.64

40.81

22.46

29.83

11.22

8.38

Longitud del cauce principal Longitud del Dren Hidrograma unitario Tiempo de concentracion (Temez) Tiempo de retardo Tiempo de ocurrencia Tiempo de recesion Tiempo total

Caudal pico qp Abstracciones (metodo SCS) Numero de curva de escorrentia- Normal

CN(I I)

53.49

53.49

53.49

53.49

53.49

53.49

Numero de curva de escorrentia- Humeda

CN(I II)

73

73

73

73

73

73

Retencion Potencial Maxima Abstraccion inicial

S Ia

93.9 18.79

93.9 18.79

93.9 18.79

93.9 18.79

93.9 18.79

93.9 18.79

Página

31

mm mm

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

HIETROGRAMA DE PRECIPITACIONES Intensidad Total Intensidad efectiva

Precipitacion (mm)

20.00 15.00 10.00 5.00 0.00

15

30

60

120

180

240

300

Tiempo (minutos)

Figura 15. Hietograma de precipitaciones.

a) Cuenca Dren Sechura

Hidrograma Unitario 50.00 45.00

q (m3/seg.cm)

40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 26.76

Figura 16. Hidrograma Unitario de Cuenca Dren Sechura.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

32

10.02 Tiempo (horas)

Página

0

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

T (hrs) 1.11

0.31

0.68

0.89

1.25

0.74

0.76

0.62 Q (m3/seg) 0.00 0.00 0.00 4.97 0.00 4.97 9.93 1.36 0.00 11.30 14.90 2.73 3.03 0.00 20.66 19.86 4.09 6.06 3.94 0.00 33.96 24.83 5.46 9.09 7.89 5.56 0.00 52.83 29.80 6.82 12.12 11.83 11.13 3.28 0.00 74.98 34.76 8.19 15.15 15.78 16.69 6.56 3.39 0.00 100.52 39.73 9.55 18.18 19.72 22.26 9.84 6.78 2.78 128.84 44.69 10.92 21.21 23.67 27.82 13.12 10.16 5.56 157.15 49.66 12.28 24.24 27.61 33.39 16.40 13.55 8.34 185.47 46.86 13.65 27.27 31.56 38.95 19.67 16.94 11.11 206.02 43.89 12.88 30.30 35.50 44.51 22.95 20.33 13.89 224.26 40.91 12.06 28.59 39.45 50.08 26.23 23.72 16.67 237.71 37.94 11.24 26.78 37.22 55.64 29.51 27.11 19.45 244.89 34.96 10.43 24.97 34.86 52.50 32.79 30.49 22.23 243.23 31.99 9.61 23.15 32.50 49.17 30.94 33.88 25.01 236.25 29.02 8.79 21.34 30.13 45.84 28.98 31.97 27.79 223.86 26.04 7.97 19.52 27.77 42.51 27.01 29.94 26.22 207.00 23.07 7.16 17.71 25.41 39.18 25.05 27.91 24.56 190.04 20.10 6.34 15.89 23.05 35.84 23.09 25.88 22.89 173.08 17.12 5.52 14.08 20.69 32.51 21.12 23.86 21.23 156.13 14.15 4.71 12.26 18.32 29.18 19.16 21.83 19.56 139.17 11.18 3.89 10.45 15.96 25.85 17.20 19.80 17.90 122.22 8.20 3.07 8.63 13.60 22.52 15.23 17.77 16.24 105.26 5.23 2.25 6.82 11.24 19.19 13.27 15.74 14.57 88.31 2.25 1.44 5.00 8.88 15.85 11.31 13.71 12.91 71.35 0.00 0.62 3.19 6.51 12.52 9.34 11.68 11.24 55.11 0.00 1.38 4.15 9.19 7.38 9.65 9.58 41.33 0.00 1.79 5.86 5.42 7.62 7.92 28.60 0.00 2.53 3.45 5.60 6.25 17.83 0.00 1.49 3.57 4.59 9.64 0.00 1.54 2.93 4.46 0.00 1.26 1.26 0.00 0.00 Cuadro 18. Convolución de datos para cuenca del dren Sechura

33

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Página

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

q (m3/seg.cm) 0.00 4.45 8.91 13.36 17.82 22.27 26.73 31.18 35.64 40.09 44.55 42.03 39.37 36.70 34.03 31.36 28.70 26.03 23.36 20.69 18.03 15.36 12.69 10.02 7.36 4.69 2.02 0.00

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

300.00

Hidrograma de diseño

250.00

Q (m3/seg)

200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Horas

Figura 17. Hidrograma Resultante para un Tr=50 años. Cuenca Dren Sechura

b) Cuenca Dren 1308

Hidrograma Unitario 45.00 40.00

q (m3/seg.cm)

35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 10.79

30.08

Tiempo (horas)

Figura 18. Hidrograma Unitario de Cuenca Dren 1308.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

0

34

0.00

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1.11

0.31

0.68

0.89

1.25

0.74

0.76

0.62 Q (m3/seg) 0.00 0.00 0.00 4.22 0.00 4.22 8.44 1.16 0.00 9.60 12.65 2.32 2.57 0.00 17.55 16.87 3.48 5.15 3.35 0.00 28.85 21.09 4.64 7.72 6.70 4.73 0.00 44.87 25.31 5.80 10.30 10.05 9.45 2.79 0.00 63.69 29.53 6.96 12.87 13.40 14.18 5.57 2.88 0.00 85.38 33.74 8.11 15.44 16.75 18.90 8.36 5.76 2.36 109.43 37.96 9.27 18.02 20.10 23.63 11.14 8.63 4.72 133.48 42.18 10.43 20.59 23.45 28.36 13.93 11.51 7.08 157.53 44.99 11.59 23.16 26.80 33.08 16.71 14.39 9.44 180.17 42.63 12.36 25.74 30.15 37.81 19.50 17.27 11.80 197.25 40.27 11.72 27.45 33.50 42.53 22.28 20.14 14.16 212.06 37.91 11.07 26.01 35.73 47.26 25.07 23.02 16.52 222.59 35.55 10.42 24.57 33.86 50.41 27.85 25.90 18.88 227.44 33.20 9.77 23.13 31.99 47.76 29.70 28.78 21.24 225.58 30.84 9.12 21.70 30.11 45.12 28.15 30.69 23.60 219.33 28.48 8.48 20.26 28.24 42.48 26.59 29.08 25.17 208.78 26.12 7.83 18.82 26.37 39.84 25.03 27.47 23.85 195.34 23.77 7.18 17.38 24.50 37.20 23.48 25.87 22.53 181.89 21.41 6.53 15.94 22.62 34.55 21.92 24.26 21.21 168.45 19.05 5.88 14.50 20.75 31.91 20.36 22.65 19.89 155.00 16.69 5.24 13.06 18.88 29.27 18.81 21.04 18.58 141.56 14.33 4.59 11.62 17.00 26.63 17.25 19.43 17.26 128.12 11.98 3.94 10.19 15.13 23.99 15.69 17.82 15.94 114.67 9.62 3.29 8.75 13.26 21.34 14.14 16.21 14.62 101.23 7.26 2.64 7.31 11.39 18.70 12.58 14.61 13.30 87.78 4.90 2.00 5.87 9.51 16.06 11.02 13.00 11.98 74.34 2.55 1.35 4.43 7.64 13.42 9.46 11.39 10.66 60.89 0.19 0.70 2.99 5.77 10.78 7.91 9.78 9.34 47.45 0.00 0.05 1.55 3.89 8.14 6.35 8.17 8.02 36.18 0.00 0.11 2.02 5.49 4.79 6.56 6.70 25.69 0.00 0.15 2.85 3.24 4.95 5.38 16.57 0.00 0.21 1.68 3.35 4.06 9.30 0.00 0.12 1.74 2.74 4.60 0.00 0.13 1.42 1.55 0.00 0.10 0.10 0.00 0.00 Cuadro 19. Convolución de datos para cuenca del dren 1308

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

35

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

q (m3/seg.cm) 0.00 3.78 7.57 11.35 15.13 18.92 22.70 26.49 30.27 34.05 37.84 40.35 38.24 36.12 34.01 31.89 29.78 27.66 25.55 23.43 21.32 19.20 17.09 14.97 12.86 10.74 8.63 6.51 4.40 2.28 0.17 0.00

Página

T (hrs)

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

250.00

Hidrograma de diseño - Dren 1308

200.00

Q (m3/seg)

150.00

100.00

50.00

0.00 0

5

10

15

-50.00

20

25

30

35

40

Horas

Figura 19. Hidrograma Resultante para un Tr=50 años. Cuenca Dren 1308

c) Cuenca Quebrada Pajarito

Hidrograma Unitario 25.00

q (m3/seg.cm)

20.00

15.00

10.00

0

5.50

14.69

Tiempo (horas)

Figura 20. Hidrograma Unitario de Quebrada Pajarito. EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

0.00

36

5.00

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

T (hrs) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

q (m3/seg.cm) 0.00 1.11 0.31 0.68 0.89 1.25 0.74 0.76 0.62 Q (m3/seg) 0.00 0.00 0.00 4.08 0.00 0.00 0.00 8.17 0.00 4.55 0.00 4.55 12.25 0.00 9.10 1.25 0.00 10.35 16.33 0.00 13.65 2.50 2.78 0.00 18.93 20.41 0.00 18.21 3.75 5.55 3.62 0.00 31.13 21.24 0.00 22.76 5.00 8.33 7.23 5.10 0.00 48.42 18.80 0.00 23.68 6.25 11.11 10.85 10.20 3.01 0.00 65.09 16.35 0.00 20.95 6.51 13.89 14.46 15.30 6.01 3.11 0.00 80.22 13.91 0.00 18.23 5.76 14.45 18.08 20.40 9.02 6.21 2.55 94.68 11.46 0.00 15.50 5.01 12.79 18.81 25.50 12.02 9.32 5.09 104.03 9.02 0.00 12.78 4.26 11.12 16.64 26.53 15.03 12.42 7.64 106.42 6.57 0.00 10.05 3.51 9.46 14.48 23.48 15.63 15.53 10.19 102.32 4.13 0.00 7.33 2.76 7.80 12.31 20.42 13.83 16.15 12.73 93.34 1.68 0.00 4.60 2.01 6.13 10.15 17.37 12.04 14.30 13.25 79.84 0.00 0.00 1.87 1.26 4.47 7.98 14.32 10.24 12.44 11.72 64.30 0.00 0.00 0.00 0.52 2.81 5.82 11.26 8.44 10.58 10.20 49.61 0.00 0.00 0.00 0.00 1.14 3.65 8.21 6.64 8.72 8.67 37.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.49 5.15 4.84 6.86 7.15 25.49 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.10 3.04 5.00 5.62 15.76 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.24 3.14 4.10 8.48 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.28 2.57 3.85 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.05 1.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Cuadro 20. Convolución de datos para Quebrada Pajarito

120.00

Hidrograma de diseño - Dren Pajarito

Q (m3/seg)

100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0

5

10

15

20

25

Figura 21. Hidrograma Resultante para un Tr=50 años. Quebrada Pajarito EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

37

Horas

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

d) Cuenca Quebrada Seca A 160.00

Hidrograma de diseño - Quebrada seca A

140.00

Q (m3/seg)

120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0

5

10

15

20

25

Horas

Figura 22. Hidrograma Resultante para un Tr=50 años. Quebrada Seca A e) Cuenca Quebrada Seca B 50.00

Hidrograma de diseño - Quebrada seca B

45.00 40.00

Q (m3/seg)

35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

Figura 22. Hidrograma Resultante para un Tr=50 años. Quebrada Seca B

38

Horas

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

f) Cuenca Quebrada Seca C 25.00

Hidrograma de diseño - Quebrada seca C

Q (m3/seg)

20.00

15.00

10.00

5.00

0.00 0

2

4

6

8

10

12

14

Horas

Figura 23. Hidrograma Resultante para un Tr=50 años. Quebrada Seca C 7.02.05.04

Resultados de la simulación hidrológica

Los resultados del modelamiento hidrológico estiman un caudal máximo a nivel del puente de Sechura de 792.40 m3/seg, para un periodo de retorno (tr) de 50 años. Ver cuadro 21. Cuadro 21. Caudal máximo instantáneo para un periodo de retorno De 50 años en la cuenca Dren Sechura y tributarios Periodo de retorno (50 años) Caudal (m3/seg)

244.89

Cuenca Dren 1308 227.44

Quebrada Pajarito 106.42

Quebrada seca A 145.22

Quebrada seca B 46.55

Quebrada seca C 21.88

Total (m3/seg) 792.40

Página

39

Qx

Cuenca Dren Sechura

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

8.00 DISENO DE DEFENSA RIBEREÑA 8.01

METOLOGIA DE DISEÑO En este caso asumiremos la metodología que nos proporciona el Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje del MTC, para obra de protección con enrocados. Para el diseño del enrocado existen varios métodos, en esta sección se presentarán algunos métodos para el cálculo del tamaño de la piedra de protección. 8.01.01

Método de Maynord

Maynord propone las siguientes relaciones para determinar el diámetro medio de las rocas a usarse en la protección.

Dónde: d50 : Diámetro medio de las rocas y : Profundidad de flujo V : Velocidad media del flujo. F : Número de Froude C1 y C2: Coeficientes de corrección. Los valores recomendados de C1 y C2 se muestran a continuación:

8.01.02

Método del U. S. Department of Transportation

Página

40

Este método propone las siguientes relaciones para el cálculo del diámetro medio de las rocas.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Dónde: d50 : Diámetro medio de las rocas V : Velocidad media del flujo. y : Profundidad de flujo K1 : Factor de corrección θ : Ángulo de inclinación del talud φ : Ángulo de reposo del material del enrocado. C : Factor de corrección γs : Peso específico del material del enrocado FS : Factor de seguridad En el Cuadro 22 se muestra los valores del factor de seguridad FS. Cuadro 22. Selección del factor de seguridad CONDICIÓN RANGO DEL FS Flujo uniforme, tramos rectos o medianamente curvos (radio de la curva/ancho del cauce > 30). Mínima influencia de

1.0 – 1.2

impacto de sedimentos y material flotante. Flujo gradualmente variado, curvatura moderada (10 < radio de la curva/ancho del cauce < 30). Moderada de impacto de

1.3 – 1.6

sedimentos y material flotante. Flujo rápidamente variado, curvas cerradas (radio de la curva/ancho del cauce < 10), flujos de alta turbulencia, flujo de turbulencia mixta

en estribos

de puentes. Efecto

1.6 – 2.0

Método del Factor de Seguridad

El método de factor de seguridad se deriva sobre la base de los conceptos de momentos alrededor de un punto de apoyo de una roca que se apoya en otra.

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

8.01.03

41

significativo de impacto de sedimentos y material flotante.

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

8.01.03.01

Enrocado para el talud

Para el cálculo del tamaño del fragmento de roca según el método del factor de seguridad se tiene las siguientes ecuaciones:

Dónde: Vd : Velocidad del flujo en las inmediaciones del estribo

α V1

: Coeficiente de velocidad : Velocidad aguas arriba del puente

g

: Aceleración de la gravedad

∆h

: Diferencia entre el nivel de agua, aguas arriba y aguas abajo del estribo.

Luego de obtener la velocidad Vd , se procede a obtener la velocidad de referencia Vr y el ángulo de las líneas de corriente λ a partir del cociente de la pérdida del nivel de agua con respecto a la longitud del estribo en base a los gráficos de Lewis (Richardson, 1990). Con la velocidad de referencia Vr y el ángulo λ, se procede a obtener los parámetros dados en las siguientes relaciones:

Dónde: Vr : Velocidad de referencia S s : Gravedad específica de la partícula se asume igual a 2.65 d50 : Diámetro medio de las rocas : Ángulo de inclinación del talud

φ

: Ángulo de reposo del material del enrocado.

Página

42

θ

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Página

Luego de obtener los parámetros anteriores, se procede a calcular de manera iterativa el factor de seguridad hasta alcanzar el valor de diseño de enrocados que es aproximadamente 1.5, mediante la siguiente ecuación:

43

Figura 24. Gráficos de Lewis

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

8.01.03.02

Enrocado para el pie del talud

En el pie de talud, el ángulo λ es aproximadamente igual a cero, debido a que el lecho del río fuerza a las líneas de corriente a discurrir en forma paralela al mismo. Haciendo λ= 0, las relaciones anteriores se simplifican:

8.01.03.03

Diseño del filtro

En esta sección se tratará acerca del filtro de material granular, el cual se coloca como un “cama de apoyo” entre el material base y el enrocado, es una grava que previene el flujo a través de los intersticios del enrocado. La función del filtro es no permitir la migración de finos del material subyacente (material base) ni pasar a través de la capa superior (enrocado), para asegurar esto, se deben cumplir las siguientes relaciones:

Además:

Asimismo, existen filtros constituidos por geotextil cuyas especificaciones se presentan en las Especificaciones Generales para Construcción de Carreteras (EG 2000) aprobadas por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones.

Página

44

A continuación se aprecia una sección típica de enrocado para protección de estribos de puentes y márgenes de río. (Ver Figura 25).

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Figura 25. Sección típica de enrocado de Protección y/o encauzamiento DISENO FINAL DE DEFENSA RIBEREÑA Se ha utilizado el programa River para el diseño de la defensa, el cual tiene toda la metodología de diseño descrita anteriormente.

Figura 26. Diseño preliminar de defensa ribereña Mediante River EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”

Página

45

8.02

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE SECHURA

Figura 27. Diseño final de defensa ribereña Mediante River

El presente Estudio abarca la zona comprendida entre la ciudad de Piura y La Ciudad de Sechura, donde se encuentra el punto en cuestión para la ejecución de la obra de proteccion ribereña del Sector Oeste de la ciudad de Sechura.

-

Se han identificado 02 subcuencas que pasan a ser parte de caudal final del dren Sechura como son las cuencas del Dren Sechura y la cuenca del Dren 1308. Con pequeñas pendientes que varían entre 0.38% a 0.93%. La vegetación se caracteriza por ser arbórea poco densa en la terraza fluvial o cauces y vegetación rala de pequeños tamaños en las planicies, pero con terrenos de cultivo en tramos adyacentes y a ambos lados, de la carretera existente.

-

La topografía de las cuencas es prácticamente plana, con zonas alejadas de altura alrededor de los 35 msnm. En los puntos de descarga prácticamente se ha apreciado escasas pendientes, tanto del terreno como de las quebradas o cauces existentes, con presencia de vegetación (totorales) en las quebradas con presencia de agua y de arena, en los cauces que se encuentran secos y que solo se activan en época de lluvias fuertes, sobre todo en época del fenómeno del Niño.

-

En base al presente estudio, se ha dimensionado las obras de protección de acuerdo a los caudales obtenidos mediante el SCS, con un caudal máximo instantáneo de 792.40 m3/seg.

Página

-

46

9.00 ANALISIS, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

EXP. TECNICO: “MEJORAMIENTO DE DEFENSAS RIBEREÑAS EN LOS AA.HH. DEL SECTOR OESTE DE LA CIUDAD DE SECHURA, DISTRITO DE SECHURA – PIURA”