Estudio hidrológico provincia de Leoncio Prado. Rio Huallaga (página 2)

A veces nos cuesta reconocer desde el pequeño
arroyo cristalino, que cuyo naciente cuando presenciamos el
ancho del río de aguas profundas que recorre su curso.
En los diferentes tipos de terreno donde en la primera parte
de su recorrido el río empieza a descender de la
montaña alta. Aquí el cauce es hondo y
estrecho, la corriente es rápida, las aguas
frías y limpias, dé fondo rocoso en un 80%, la
corriente desprende muchas piedras que son arrastrabas aguas
abajo. Al ir bajando, el río forma muchas
caídas de agua en los desniveles del terreno. Donde
esta primera parte del río se llama primera etapa o
etapa juvenil. Más abajo, sus aguas van disminuyendo
su velocidad donde su cauce se va ensanchando en forma de
curvas, en las orillas hay playas con arena gruesa y en el
fondo del agua se observan pequeñas piedrecillas y
más arena. Esta es la segunda etapa o etapa de
madurez, donde estas dos etapas cumple desde su naciente
hasta el punto del estudio, donde es necesario este recorrido
para poder tabular y calcular los caudales máximos en
sus diferentes puntos de controles tomando la
metodología más apropiado para éstos
tipos de estudio dentro de una cuenca y para ello se
hará su ajuste con los caudales de la estación
de Tingo María, donde el río ha traído
al bajar de las montañas, que al acumularse en sus
orillas forma playas muy anchas.

El agua que se dirige al río sobre la
superficie, como flujo de arroyo, puede convertirse en
grandes inundaciones cuando ocurren tormentas intensas a lo
largo de la cuenca del Río Huallaga donde las mayores
de las inundaciones del Río suelen ocurrir durante la
temporada de (Enero a Marzo), cuando la humedad de la selva
viaja hacia el sur y se convierte en tormentas
eléctricas, El río Huallaga en estudio tiene un
área de 12,374.268 Km2 y una longitud de 360 Kms. Cuyo
cuadro que se presenta en el punto de control "F" donde se
calculó el caudal máximo total para diferentes
períodos de retorno mediante el estudio
Hidrológico propuesto.

RESUMEN DE LAS
CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS SEGÚN
ESTUDIO HIDROLOGICO.

CALCULO DEL TIRANTE, VELOCIDAD Y OTRAS
CARACTERÍSTICAS HIDRAÚLICAS, SEGÚN
ESTUDIO HIDROLÓGICO.

El caudal Máximo en el mismo punto de control
tomado por medida de los tirantes del río Huallaga,
Estación Tingo María durante un período
de 10 años de registro por la Institución de
SENAMHI se presenta en el cuadro.

Cuadro Nº 3. CAUDALES TOMADOS
EN EL PUNTO DE CONTROL "F" SEGÚN SENAMHI-ESTACION
TINGO MARIA.

FUENTE: SENAMHI

• Datos completados

• AJUSTE DE LOS DATOS DE CAUDALES MAXIMOS MEDIANTE
  LOS TIPOS DE DISTRIBUCION DE LA ESTACION TINGO MARIA
  (RUPA RUPA)

Caudales máximos por tipo
de distribución en periodo de retorno 100
años

Se establece que el Análisis de
Distribución que presenta mejor ajuste es: PEARSON
TIPO III.

Es necesario recordar el tipo de Distribución
que presenta en el cuadro Nº 4-A, ya se encuentra
calculado en el cuadro No 4, es necesario hacer la diferencia
entre el Tirante de caudales tomados en la estación de
Tingo María (Puente Corpac) y las Generadas por medio
del estudio Hidrológico que es 2593.63 m3/seg.
para un período de retorno de 100
años.

Ecuaciones para el cálculo de ejes
hidráulicos

CALCULO DE LAS CARACTERISTICAS
HIDRAULICAS POR DATOS DE SENAMHI ESTACION TINGO
MARIA

Procedimiento de cálculo

Tiempo de Concentración

Aplicando las diferentes formulas empíricas
para la estimación del tiempo de concentración
del área de drenaje en base a los siguientes datos de
morfología de la cuenca, tenemos:

S = 0.0035m/m = 0.35 %

H = 4400 m – 662m = 3,738msnm.

L = 415km = 415,000 m

A = 11,865.6 km2 = 1"183,561 Ha

Donde:

S = Pendiente de la cuenca.

H = Diferencia de elevación entre los puntos
extremos del cauce principal

L = Longitud del cauce principal

A = Área de la cuenca en estudio

• Formula de KIRPICH

• Formula de Témez (1978)

• Formula de California Culverts Practice
  (1942)

• Formula de Giandiotti (1990)

• Formula australiana

Ya obtenidos los diferentes valores de Tiempos de
concentración, se prosigue a tomar los promedios de
los tiempos mas próximos entre ellos (formula de
KIRPICH, fórmula Temez), llegando a un promedio de
Tiempo de concentración de 37.88hr, tiempo que tarda
en llegar la ultima gota desde el inicio de río
Huallaga hasta la zona de estudio.

Ahora estimaremos una intensidad futura con el
método de Gumbel.

Cuadro 4: Intensidades por el método
de Gumbel

Según las curvas I-D-F la intensidad
máxima para un periodo de retorno de T = 50años
es de 0.25 mm/H

Determinando el Qmax por diferentes
métodos

Cuadro 5: coeficiente C.

Métodos Empíricos

Se recomienda el uso de fórmulas
empíricas sólo en el caso de que no sea posible
hacer cualquier otra estimación por alguno de los
métodos aquí descritos.

Método de Mac
Math

Formula de Manning
stickler

b = 86m

Z = 1

S = 0.0035

Y = 2.10m

Teniendo en consideración la formula de Manning
Strickler (1)

Remplazando valores

El caudal máximo instantáneo representa un
valor para la frecuencia de 10 años
aproximándome, luego por consideraciones de
diseño este se recomienda incremento en un 80%
más.

Fórmula de Burkli – Ziegler

Fórmula de Kresnik

Método directo: Método
del Flotador

Cuadro Nº 6

Tirante de Máxima avenida y
Altura de Encauzamiento

Aquí se tiene en
consideración la avenida de diseño del
proyecto, la pendiente promedio de la zona del proyecto, el
coeficiente de Rugosidad de Manning y la sección
estable del río.

Sea determinara el tirante
máximo según la relación.

La altura que tendrá el enrocado
de encauzamiento será igual al tirante máximo,
mas un borde libre que se aproxime a la altura de la inercia
o energía de la velocidad o carga de la misma,
multiplicado por un coeficiente que esta en función de
la máxima descarga y pendiente del
río.

También se puede calcula
teniendo en consideración el perfil normal, el mismo
que permite el escurrimiento de la aguas y transporte de
acarreos.

Profundidad De
Socavación

El método a utilizar es el de
L.L . List van Lebediev, es el que mas se ajusta a los
trabajos ejecutados en causes naturales.

Es necesario evaluar la erosión
máxima esperado en una sección calculada para
un caudal de diseño o máxima
descarga.

• a) Suelos Cohesivos

• b) Suelos no cohesivos
  aplicando la Ecuación pertinente se
  tiene:

EJE DEL RIO HUALLAGA SECTOR VILLA
CARIÑO DEL RIO

Fuente: Equipo técnico
MPLP

ANALISIS DE AJUSTE DE
DISTRIBUCIÓN MEDIANTE PEARSON

TIPO III

DE CAUDALES MÍNIMOS
ESTACION TINGO MARIA.

Distribution Analysis: Pearson
Type III

First Moment (mean) =
338.446

Second Moment = 9.763e03

*Para un período de retorno de
100 años se toma un caudal de 593.18
m3/seg.

Cálculo de las
características hidráulicas para los Caudales
mínimos en la Estación de Tingo
María.

RESUMEN DE LAS CARACTERISTICAS
HIDRAULICAS DE LOS CAUDALES MINIMOS PUNTO DE CONTROL "G"
TINGO MARIA.

SOCAVACIÓN GENERAL DEL
CAUCE.

Es aquella que se produce a todo lo
ancho del cauce cuando ocurre una crecida debido al efecto
hidráulico de un estrechamiento de la sección;
la degradación del fondo de cauce se detiene cuando se
alcanza nuevas condiciones de equilibrio por
disminución de la velocidad a causa del aumento de la
sección transversal debido al proceso de
erosión.

Para la determinación de la socavación
general se empleará el criterio de
Lischtva-Levediev.

La velocidad erosiva media que se requiere para
degradar el fondo está dado por las siguientes
expresiones:

Para el cálculo de la profundidad de la
socavación en suelos homogéneos se usará
las siguientes expresiones.

COEFICIENTE DE
CONTRACCIÓN

VALORES DE "X" PARA SUELOS
COHESIVOS Y NO COHESIVOS

VALORES DEL COEFICIENTE b

SOCAVACIÓN AL BORDE DEL RIO
HUALLAGA

El método que será expuesto se debe a
K, F, Artamonov y permite estimar la profundidad de
socavación al pie de la estructura. Esta
erosión depende del gasto que teóricamente es
interceptado por el margen, relacionando con el gasto total
que escurre por el río, del talud que tiene los lados
de la defensa y del ángulo que el eje longitudinal que
la obra forma con la corriente. El tirante incrementado al
pie de un estribo medido desde la superficie libre de la
corriente, está dado por:

Características del
material del lecho de cauce

El material que constituye el lecho del río
es grava limosa mal graduada con 80% de bolonería tal
como se determinó en el estudio de suelos elaborado
por el Gobierno Regional de Huanuco (2006), por lo que,
consideramos para el cálculo de la socavación
un diámetro medio de 140 mm.

Cálculo de la socavación
general en el cauce:

CAUDAL ADICIONAL A LA LONGITUD DE
DEFENZA RIBEREÑA DEL MARGEN IZQUIERDA DEL RIO
HUALLAGA.

• a) Longitud ha Incrementar de
  1.00 Km.

• b) Del Tramo Km. 1+080 al Km.
  2+080.

• c) Área del espacio
  adicional 175.90 km2.

• d) Longitud del río
  1,000 metros.

• e) Perfil del río
  0.009.

• f) Parámetros meteorológicos
  las mismas generadas en el punto del puente Corpac de
  Tingo María.

Se sabe que después del término del
presente estudio se ha tenido que extender una longitud de
1,000 metros, aguas abajo a partir del punto obtenido en la
ciudad de Tingo María, ubicado en el puente CORPAC,
que se prolonga hasta el sector Monterrico (Castillo grande),
por lo que es necesario tabular el caudal máximo con
el objetivo de conocer la altitud de las construcciones para
la defensa en los tramos indicados.

En el punto del Puente de Corpac ya se conocen los
datos de caudales máximos para diferentes
períodos de retorno, para su cálculo se
utilizará la relación de caudales
específicos, teniendo en cuenta el método de la
proporcionalidad directa Área – Caudal máximo
.

La relación de Áreas es: Ac/As, Donde
Ac = Area conocida con información de Caudales
máximos en m3/seg.

As= Área tabulado sin
información de caudales en m3/seg.

As/Ac = 175.9/12,374.268 =
0.020

Los Caudales a los 3,000 metros aguas abajo= 0.020
Qe

Donde: Qe = Caudal máximo de la cuenca
con información:

En el cuadro, se indica los caudales máximos
con diferentes períodos de Retorno en la progresiva
Km.: 3+080 del margen izquierdo del río Huallaga,
donde con el período de retorno de 100 años nos
dará un caudal de 2,645.50 m3/seg.

CUADRO DE GENERACION DE CAUDALES
MAXIMOS 3,000 METROS AGUAS ABAJO DEL PUENTE CORPAC (TINGO
MARIA)

RESUMEN DE LAS
CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS SEGÚN
ESTUDIO HIDROLOGICO EN LA PROGRESIVA KM. 0+000 (1,000 m.
aguas Abajo del Puente Corpac-Tingo
María).

Con el caudal máximo tabulado
para un período de retorno de 100 años nos da
un tirante de 5.48 metros, que servirá para el
diseño del muro de la defensa ribereña margen
derecha del río Huallaga desde la progresiva Km: 1+080
al KM: 2+080.

* La profundidad de socavación se
tomará los mismos resultados para el diseño en
el punto de control "F" Puente Corpac – Prolongación
Av. Jorge Chávez.

Topografía plana, inundable en
épocas de crecidas del río
Huallaga.

Caudales de diseño

Entre los meses de Setiembre a Abril, se observa los
desbordes laterales de las aguas de río Huallaga
producto de las fuertes precipitaciones pluviales que
sobrepasan los 4 000 mm (SENAMHI), las mismas que incrementan
el caudal llegando a 4 806.67 m3/seg (SENAMHI), está
creciente afecta temporalmente a los terrenos ocupados por
las viviendas ubicadas a menos de 7 m. de la ribera,
penetrando hasta 400 m de su cauce normal, el mismo que se
extiende por más de 2 Km hasta la zona conocida como
Potokar. Generalmente el desborde de las aguas del río
se inicia en el recodo formado cerca de las viviendas de la
comunidad nativa Sunibiri, para luego desbordarse de forma
paulatina hacia los terrenos próximos, los mismos que
al carecer de sistemas protección se ven afectados en
su infraestructura.

SECCIONAMIENTO DE RÍO
HUALLAGA

El gráfico realizado en el programa del Hec
Ras de la avenida tomada el día 28 de Febrero en el
río Huallaga, indica que el río que se
encontraba a una altura de 664m.s.n.m sobrepasa el 1.95m del
flujo base tomada en tiempo de estiaje, esta avenida no llega
a inundar la margen derecha donde se encuentra el
Comité 14 de AA.HH Brisas del Huallaga porque existe
una defensa ribereña de 2.66m de altura tomada desde
el flujo base del tiempo de estiaje , faltando para que
sobrepase a la margen derecha 0.71m.

El caudal encontrado el día 28 de Febrero del
2006 fue de 2286.95m3/s y con esta máxima avenida
encontrada el río Huallaga volvió Amenazar al
AA. HH Brisas del Huallaga.

El gráfico realizado en el programa del Hec
Ras de la avenida tomada el día 28 de Febrero en el
río Huallaga, indica que el río que se
encontraba a una altura de 664m.s.n.m sobrepasa el 1.83m del
flujo base tomada en tiempo de estiaje, esta avenida no llega
a inundar la margen derecha donde se encuentra el
Comité 14 de AA.HH Brisas del Huallaga porque existe
una defensa ribereña de .3.00m de altura tomada desde
el flujo base del tiempo de estiaje , faltando para que
sobrepase a la margen derecha 1.17 m.

El gráfico 3 realizado en el programa del Hec
Ras de la avenida tomada el día 28 de Febrero en el
río Huallaga, indica que el río que se
encontraba a una altura de 664m.s.n.m sobrepasa el 1.45m del
flujo base tomada en tiempo de estiaje, esta avenida no llega
a inundar la margen derecha donde se encuentra el
Comité 11 de AA.HH Brisas del Huallaga porque existe
una defensa ribereña de .2.65m de altura tomada desde
el flujo base del tiempo de estiaje , faltando para que
sobrepase a la margen derecha 1.20 m

El gráfico 4 de la sección 4 realizado
en el programa del Hec Ras de la avenida tomada el día
28 de Febrero en el río Huallaga, indica que el
río que se encontraba a una altura de 664m.s.n.m
sobrepasa el 0.60m del flujo base tomada en tiempo de
estiaje, esta avenida no llega a inundar la margen derecha
donde se encuentra el Comité 11 de AA.HH Brisas del
Huallaga porque existe una defensa ribereña de .3.07m
de altura tomada desde el flujo base del tiempo de estiaje ,
faltando para que sobrepase a la margen derecha
1.24m

Puesto que se trata de analizar una área de
drenaje de gran tamaño (12,239.4 km2), según la
delimitación hecha desde la cabecera de la cuenca en
el Departamento de Cerro de Pasco hasta la ciudad de Tingo
Maria (ver plano DELIMITACION DEL AREA DE DRENAJE PASCO –
TINGO MARIA); el registro de caudales de una serie de
años es poco accesible. Por lo que la amenaza se
analizará de la siguiente manera

Debido a la poca accesibilidad a los datos
meteorológicos de toda la cuenca, se tomó en
consideración solamente los datos de la
estación meteorológica José Abelardo
Quiñones – Tingo Maria.

Cuadro 1: Registro de
intensidades

Gráfico 02: Curvas I –
D – F de los años 1983 -1992.

Tiempo de Concentración

Aplicando las diferentes formulas empíricas
para la estimación del tiempo de concentración
del área de drenaje en base a los siguientes datos de
morfología de la cuenca, tenemos:

Formula de KIRPICH

Formula de Témez (1978)

Formula de California Culverts Practice (1942)

Formula de Giandiotti (1990)

Formula australiana

Considerando sólo los valores mas
próximos (fórmula de KIRPICH, fórmula de
Témez y fórmula de Giandiotti), se obtiene un
Tc promedio para el área de drenaje de
28.01Hr.; dato que se usará para
calcular el caudal máximo.

Aplicando la distribución de Gumbel para
estimar una intensidad futura se tiene

Cuadro de intensidades máximas estimadas con
la distribución de Gumbel:

Intensidades por el método de
Gumbel

Fuente: Elaboración propia

Según las curvas I-D-F la intensidad
máxima para un periodo de retorno de T = 100
años es de 0.51 mm/H

Cuadro ponderación del
coeficiente C

Métodos
Empíricos

Se recomienda el uso de fórmulas
empíricas sólo en el caso de que no sea posible
hacer cualquier otra estimación por alguno de los
métodos aquí descritos.

Método de Mac
Math

Formula de Manning
strickler

Este criterio se aplicará a la
máxima área hidráulica registrada en la
sección 02: Puente Corpac el día
28/02/06:

Fórmula de Burkli – Ziegler

Fórmula de Kresnik

Método directo: Método
del Flotador.

Cuadro 05: Datos registrados de la
sección 07: Puente Corpac el día
28/02/06.

Pero este último método
condiciona que el valor representa un periodo de retorno de
10 años aproximadamente, lo que guarda cierta
relación con el testimonio de los pobladores quienes
afirman que en el año 1997 (T =9 años) se
presentó un evento similar. Sin embrago no se tienen
datos de ese evento y para propósitos del trabajo se
toma un T= 10 años.

Dato que se usará para los cálculos de
la vulnerabilidad, riesgo y diseño.

Análisis de la
vulnerabilidad

Según el modelo de simulación
hidrológico HEC RAS, el nivel de aguas alcanzado por
un flujo de 2600 m³/s, se muestra en la secuencia de
imágenes siguiente:

Sección 1 – 1, Jr. julio
Burga.

Sección 2 – 2, Jr.
Aucayacu.

Sección 3 – 3, Jr.
Chiclayo.

Sección 4 – 4, Jr.
Lamas.

Según el mismo modelo un caudal de
2600m³/s, en todas las secciones obtenidas del
levantamiento topográfico, el nivel del agua rebasa
por completo en una o ambas márgenes
produciéndose una inundación total. Los datos
de nivel de agua en las secciones se muestran en el siguiente
cuadro:

Nivel de agua alcanzado

Tabla detallada de resultados de la
sección 4 Jr. Lamas obtenido

Con HEC RAS

Cuadro resumen de las secciones,
obtenido con HEC RAS.

Como muestran el cuadros y figuras; la
sección obtenida por el levantamiento
topográfico que se ve más afectada es la del
Jr. Lamas; en donde la diferencia de niveles agua – terreno
es de 2.76 m en la margen izquierda y ; seguido por las
secciones 3, 2 y 1 respectivamente.

Por este motivo se prioriza que la medida de
mitigación debe concentrarse en el tramo de la margen
izquierda desde la sección 1 – 1 hasta la
sección 4 – 4. Si se considera la totalidad del tramo
en ambas márgenes, la medida de mitigación
implicaría un costo económico, físico y
social demasiado elevado que no podría financiarse por
entidades locales.

Muro de concreto en la sección
1 – 1; soportando el Qd, modelado en HEC RAS.

Muro de concreto en la sección 2
– 2; soportando el Qd, modelado en HEC RAS.

Muro de concreto en la sección
3 – 3; soportando el Qd, modelado en HEC RAS.

Muro de concreto en la sección
4 – 4; soportando el Qd, modelado en HEC RAS.

CAUDAL MAXIMO RIO HUALLAGA 5,200
m3 / s

ANALISIS DE RIESGO

COMITÉ 11

El Comité 11 está conformado por 54
terrenos repartidos a sus propietarios en áreas
iguales de 140 m2 cada uno.

Existe 17 casa construidos con material noble y con
techo de calamina el resto es de madera machambrada y
cañabrava, las cuales están valorizados
deacuerdo al tipo de construcción.

Una amenaza de 50 años esto equivale a 0.5 ,
con una vulnerabilidad de 0.5 con las casas valorizadas de
acuerdo al terreno y material de construcción, en este
caso es de madera y material noble.

COMITÉ 11 y 14

Aquí considero la vulnerabilidad a 0.5 por
ser de material noble con techo de concreto y con casas que
tienen más de 8 columnas que serviría para
reforzar sus casas y si se presentaría la a menaza
solo inundaría la mitad de ella, provocando perdidas
de materiales con que cuenta una casa.

Perdidas alcanzadas y valoradas
aproximadamente comité 11, 12,14 = $ 194 861
dólares americanos, sin contar las 1800 familias de
Brisas del Huallaga.

Análisis de
Vulnerabilidad

Pude ser que este riesgo calculado $ 84 303.45 no
sea un monto que cubra la necesidad de realizar una
infraestructura de gran envergadura, como es el enrocado
(defensa ribereña), pero si es de mucha importancia
para los comuneros que con sacrificio lograron tener una casa
ya sea cualquier material.

Cabe también resaltar que si no se
realizaría la defensa ribereña, el río
Huallaga con la velocidad que tiene poco a poco
acabaría con la defensa que tiene sin enrocar , el
cual no solo afectaría a los sectores 11,12,13,14 sino
que este tomaría su antiguo curso, afectando el AA.HH.
Brisas del Huallaga.

Cálculos de
Caudales

(16 de NOVIEMBRE DEL
2011)