III CURSO INTERNACIONAL

MICROZONIFICACION Y SU APLICACIÓN EN LAMITIGACION DE DESASTRES

INUNDACIONES

1. INUNDACIONES Y FLUJO DE ESCOMBROS(HUAYCOS)

• INUNDACIONES .- Se produce cuandola escorrentia originada por las lluviasexcede la capacidad de conducióndel cauce principal de un rio.

• HUAYCOS O FLUJO DE ESCOMBROS.-En elPerú se llama Huaycos a los flujosrápidos, supercriticos , de aguas turbias yturbulentas de corta duración cargadasde lodos, sólidos de diferentes tamaños ytipo de rocas. Ellas ocurren enclimas áridos, semiaridos y en selvasaltas a consecuencia de una fuerteprecipitación inusitada y de cortaperiodo.

INUNDACIONES Y HUAYCOS ( continuación )INUNDACIONES Y HUAYCOS ( continuación )

Huayco enChosica - Perú

1996

• Fenómenos naturales• Inundaciones y Huaycos de ocurrencia

muy frecuente en Latinoamerica• Daños: En tendencia ascendente

• Mayor frecuencia• Impacto socio-económico

• Realidad nacional : Búsqueda de soluciones

CONTINENTE DEAMERICA

MAPA DELPERU

INUNDACIONES

Inundación San Diego RíoChillón - Lima

2001

DEFINICIÓN TÍPICA DE LA CONTRACCIÓN DEL FLUJO ENUN PUENTE SOBRE UN RIO CON LLANURAS DE INUNDACION

EFECTO DE ESTRUCTURAS

Tipos de flujo dentro de un puente (1)Tipos de flujo dentro de un puente (1)Tipos de flujo dentro de un puente (1)Tipos de flujo dentro de un puente (1)

PUENTE BOLOGNESI EN PIURA EN 1998, DURANTE PUENTE BOLOGNESI EN PIURA EN 1998, DURANTE LA OCURRENCIA DEL FENOMENO “EL NIÑO”LA OCURRENCIA DEL FENOMENO “EL NIÑO”

PUENTE BOLOGNESI, EN PIURA, TRAMO INTERMEDIO CAÍDOA RAÍZ DEL FENÓMENO “ EL NIÑO” 1998

Funcionamiento del barraje, presa derivadora, o azudFuncionamiento del barraje, presa derivadora, o azudFuncionamiento del barraje, presa derivadora, o azudFuncionamiento del barraje, presa derivadora, o azud

Bocatoma Maule en la CentralBocatoma Maule en la CentralBocatoma Maule en la CentralBocatoma Maule en la CentralPahuenche Chile.Pahuenche Chile.Pahuenche Chile.Pahuenche Chile.

COLAPSO DE ESTRUCTURAS DEBIDO A INUNDACIONESCOLAPSO DE ESTRUCTURAS DEBIDO A INUNDACIONESCOLAPSO DE ESTRUCTURAS DEBIDO A INUNDACIONESCOLAPSO DE ESTRUCTURAS DEBIDO A INUNDACIONESCOLAPSO DE ESTRUCTURAS DEBIDO A INUNDACIONESCOLAPSO DE ESTRUCTURAS DEBIDO A INUNDACIONESCOLAPSO DE ESTRUCTURAS DEBIDO A INUNDACIONESCOLAPSO DE ESTRUCTURAS DEBIDO A INUNDACIONES

A.- OBRAS DE CAPTACIONLas grandes avenidas pueden originar el colapso

de las estructuras de captación, debido por ejemplo:* Un mal diseño .

2. PLAN DE DEFENSA Para definir el procedimiento para el

planeamiento de Defensa de Inundaciones hayque considerar:

- Aspectos Técnicos - Aspectos Económicos y Sociales - Aspectos Político Administrativos

ASPECTOS TECNICOS

- GEOLOGIA- GEOTECNIA- HIDROLOGIA- HIDRAULICA- IMPACTO AMBIENTAL

ASPECTOS ECONOMICOS Y SOCIALES

Los beneficios que se evaluan son:

- COSTO DE REEMPLAZO O DE REPARACION DELAS PROPIEDADES DAÑADAS

- COSTO DE EVACUACION, TRASLADO Y/O REHABILITACIONDE LAS VICTIMAS

- PERDIDAS EN LA PRODUCCION AGRICOLA, INDUSTRIAL- PERDIDAS ORIGINADAS POR LA INTERRUPCION DE

LAS ACTIVIDADES COMERCIALES Y EL ABASTECIMIENTO

ASPECTOS POLITICOADMINISTRATIVOS

La forma más positiva y realista de disminuir losdaños causados por las inundaciones es:

- CONSIDERAR LAS MEDIDAS ESTRUCTURALES YNO ESTRUCTURALES DENTRO DE LOS PLANESINTEGRALES DE DESARROLLO DE LAS CUENCASHIDROGRAFICAS

- REALIZAR ESTOS PLANES A NIVEL NACIONAL Y A NIVELREGIONAL

PROCEDIMIENTO Un procedimiento que se puede seguir para el

planeamiento de defensa de inundaciones consta delas siguientes actividades:

- EVALUACION DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIONEXISTENTES

- ZONIFICACION DE LAS AREAS DE INUNDACION- SELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDA Y UBICACIÓN MAS

ADECUADA- ESTABLECIMIENTO DE UNA POLITICA PARA EL CONTROL DE

INUNDACIONES Y HUAYCOS

ASPECTOS TECNICOS : HIDROLOGIAASPECTOS TECNICOS : HIDROLOGIAASPECTOS TECNICOS : HIDROLOGIAASPECTOS TECNICOS : HIDROLOGIA• LA HIDROLOGIA VERSA SOBRE EL AGUA DE LATIERRA, SU EXISTENCIA Y DISTRIBUCION, SUSPROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS, Y SUINFLUENCIA SOBRE EL MEDIO AMBIENTE,INCLUYENDO SU RELACION CON LOS SERES VIVOS

• LA INGENIERIA HIDROLOGICA INCLUYEAQUELLAS PARTES DEL CAMPO QUE ATAÑENAL DISEÑO Y OPERACIÓN DE PROYECTOS DEINGENIERIA PARA EL CONTROL Y EL USO DELAGUA

Los principales datos a obtener del Los principales datos a obtener del Los principales datos a obtener del Los principales datos a obtener delananananáááálisis hidrollisis hidrollisis hidrollisis hidrolóóóógico son:gico son:gico son:gico son:

- Las m- Las m- Las m- Las mááááximas avenidasximas avenidasximas avenidasximas avenidas- Curva caudal .vs. Tirante en la zona donde- Curva caudal .vs. Tirante en la zona donde- Curva caudal .vs. Tirante en la zona donde- Curva caudal .vs. Tirante en la zona donde

se estudiarse estudiarse estudiarse estudiaráááán las medidas de proteccin las medidas de proteccin las medidas de proteccin las medidas de proteccióóóónnnn- Caudales medios- Caudales medios- Caudales medios- Caudales medios

EL FENOMENO DE LA ESCORRENTIAEL FENOMENO DE LA ESCORRENTIAEL FENOMENO DE LA ESCORRENTIAEL FENOMENO DE LA ESCORRENTIA

a. COMPONENTES DE LA ESCORRENTIA• El flujo de agua sobre la tierra oescorrentía superficial, corresponde alvolumen de agua que avanza sobre lasuperficie de la tierra hasta alcanzar uncanal• El flujo superficial sobre un suelo permeablesólo puede tener lugar cuando la intensidad dela lluvia es mayor que la capacidad deinfiltración

••Una porciUna porcióón de agua que se infiltra a travn de agua que se infiltra a travééssde la superficie de la tierra puede moversede la superficie de la tierra puede moverselateralmente en las capas superiores del suelolateralmente en las capas superiores del suelohasta llegar al hasta llegar al cauce cauce de la corriente. Estade la corriente. Estaagua, llamada escorrentagua, llamada escorrentíía subsuperficial, sea subsuperficial, semueve mmueve máás lentamente que la escorrentias lentamente que la escorrentiasuperficial y alcanza las corrientessuperficial y alcanza las corrientesposteriormenteposteriormente

b. ESCORRENTIA SUPERFICIALb. ESCORRENTIA SUPERFICIALb. ESCORRENTIA SUPERFICIALb. ESCORRENTIA SUPERFICIALb1 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESCORRENTIASUPERFICIAL • Factores Climáticos

- Intensidad de precipitación - Duración de la precipitación - Precipitación antecedente

• Factores Fisiográficos - Area - Permeabilidad

• Factores Humanos - Obras Hidráulicas construidas en la cuenca - Rectificación de ríos

b2 VARIABLES QUE CARACTERIZAN LA ESCORRENTIA SUPERFICIAL

• Caudal Q

• Coeficiente de Escorrentía Superficial C- Es la relación entre el volumen de agua deescorrentía superficial total y el volumen totalde agua precipitada, en un intervalo de tiempodeterminado

• Tiempo de Concentración (Tc)-Es el tiempo que la lluvia que cae en el punto másdistante de la corriente de agua de una cuencatoma para llegar a una sección determinada dedicha corriente

• Periodo de Retorno ( tr )- Es el periodo de tiempo promedio en años en queun determinado evento ( en este caso un caudal )es igualado o superado por lo menos una vez

Límite de la cuenca

c ESTUDIO DE MAXIMAS AVENIDASc ESTUDIO DE MAXIMAS AVENIDASc ESTUDIO DE MAXIMAS AVENIDASc ESTUDIO DE MAXIMAS AVENIDAS

Una variable importante en hidrología es elcaudal pico, el cual corresponde a laocurrencia del máximo nivel de agua duranteuna tormenta

c1 PEQUEÑAS CUENCAS• Las siguientes características describen unacuenca pequeña de áreas menores deaproximadamente 12 Km2

- Se asume que la lluvia se distribuye uniformente en el tiempo

- Se asume que la lluvia se distribuye uniformemente en el espacio

- La duración de la tormenta generalmente excede el tiempo de concentración

METODO RACIONALEl método racional es el método más comúnmenteusado para el análisis de flujos en pequeñascuencas: Q = 0.278 C I A

Q = es el caudal pico correspondiente a una intensidad de lluvia, duración y fecuencia dados, en m3/sC = coeficiente de escurrimiento ( adimensional )I = intensidad de la lluvia , en mm/hA = Area de la cuenca , en Km2

c2 CUENCAS INTERMEDIAS

• Se considera a cuencas intermedias a cuencascuyas éreas se encuentran comprendidas,aproximadamente entre 12 Km2 a 1000 Km2. Lassiguientes características describen una cuencamediana:

- La intensidad de la lluvia varia dentro de la duración de la tormenta- Se asume que la lluvia está uniformemente distribuida en el espacio

La Técnica más usada para el estudio de avenidas es la delhidrograma.

- HIDROGRAMA UNITARIO Es el hidrograma de 1 cm. De escorrentía directa de una tormenta con una duración específica-HIDROGRAMA UNITARIO SINTETICO

es útil para obtener hidrogramas unitarios para cuencas enlos cuales no se dispone de mediciones de caudales

Caudal Q

Tiempo tCaudal base

Caudal máximo instantáneo

ASPECTOS TECNICOS:

HIDRAULICA FLUVIAL

1. CLASIFICACION DE LOS RIOS

• Por su edad:- Ríos Jóvenes- Ríos Maduros

- Ríos Viejos

• Por sus áreas de inundación - Ríos sin áreas de inundación (confinados) - Ríos con áreas de inundación

CLASIFICACION DE LOS RIOS(Continuación)

• Clasificación Morfológica de los Ríos

- Ríos Rectos

- Ríos Trenzados

- Ríos Meándricos

Río Trenzado

Río Meándrico

CLASIFICACION DE LOS RIOS(Continuación)

Lane observó y estudió ríos como elMississippi, Missouri, y encontró lassiguientes relaciones empíricas:

(meandros)

(trenzado)

0017.04/1 ≤SQ

1.04/1 ≥SQ

EROSION DE RIBERAS PORFLUJOS EN CURVAS

Características del Flujo en Curvas

• La migración de meandros se produce por elcontinuo proceso de erosión de curvas.

2. GEOMETRIA DEL CAUCE

La geometría del cauce dependeprincipalmente de:

- La descarga Q - Las características del lecho del río - El material de las riberas - El transporte de sedimentos

3. TIRANTES Y VELOCIDADES DE FLUJO

CANALES CON FONDO MOVIL

• Iniciación del movimiento• Es muy importante conocer las condiciones de iniciación del movimiento

de las partículas que constituyen el lecho, para la solución de numerososproblemas de ingeniería de ríos.

• El movimiento de las partículas de fondo empieza cuando el esfuerzo decorte actuante , es igual al esfuerzo de corte críticoLa velocidad de corte V* esta definida por =

- Criterio de ShieldsShields, en base a diversas investigaciones teóricas y experimentalesdemuestra que la iniciación del movimiento de una partícula sólida dediámetro d, puede describirse, cuando hay influencia de la subcapa laminar,como la relación entre dos parámetros adimensionales siguientes:

Parámetro de Shields

Indice de inestabilidad

RSγ=Τ0 cΤ

))((*

gds

cc ρρ −

Τ=Τ

ρoTV =*

gRS

ν/** dVRe =

B. Tipos de Fondo Si se toma como base un lecho plano consistente de partículas no cohesivas, libres y móviles, para un flujo de velocidad gradualmente creciente, se tiene la configuración del fondo es variable, y pasa por varios estados: fondo plano, rizos, dunas, antidunas.

• Macro y Microrugosidad Cuando un lecho fluvial presenta fases (rizos, dunas, etc.), la tensión , que se opone al escurrimiento, resulta estar formada por la suma del esfuerzo

, debido al tamaño de los granos, más el esfuerzo , debido a las formasdel fondo.

• Resistencia al Flujo

- Ecuación de Chezy

- Ecuación de Manning

0ΤI

0Τ II0Τ

hy

III000 Τ+Τ=ΤIII yyy +=

2*

2*

2* )()( III VVV +=

RSCV = 222 )(1

)(11

III CCC+=

nSRV /2/13/2=n

RC6/1

=

4. AGRADACION Y SOCAVACION

- Cuando ocurre una avenida (Qmax)ocurre una variación en el nivel dellecho del río

- Pueden haber fenómenos de agradacióno de socavación

- Los fenómenos de socavación general sonmuy peligrosos y tienen que sertomados en cuenta para el diseño deestructuras de protección

Fenómeno de Agradación

Socavación

Socavación

5. MEDIDAS DE PROTECCION• MEDIDAS ESTRUCTURALES• MEDIDAS NO ESTRUCTURALES

MEDIDAS ESTRUCTURALES

• REDUCCION DEL ESCURRIMIENTO MAXIMO CONVASOS DE ALMACENAMIENTO

• ENCAUZAMIENTO DEL ESCURRIMIENTO DENTRO DE LA SECCION DE UN CAUCE PREVIAMENTE ESTABLECIDO

Filtro

Filtro

y

y

DIQUES

DIQUE DE TIERRA CON ENROCADO, EN CONSTRUCCIÓNDIQUE DE TIERRA CON ENROCADO, EN CONSTRUCCIÓN

Flujo a través de diques y suCimentación. Red de Flujo

PROTECCION DE RIBERAS

ENROCADO

b. Tamaño de las rocas• La estabilidad de una roca es una función de su tamaño, expresada ya

sea en términos de su peso ó diámetro equivalente• Se han efectuado muchos estudios para determinar el tamaño de las rocas,

entre los que tenemos: - Fórmula de Maynord

Donde: d50 es el diámetro medio de las rocas, y los valoresrecomendados de C1 y C2 se muestran a continuación:

- Valores de C1: - Fondo plano C1 = 0.28- Talud 1V:3H C1 = 0.28- Talud 1V:2H C1 = 0.32

- Valores de C2 - Tramos en curva C2 = 1.5 - Tramos rectos C2 = 1.25 - En el extremo de C2 = 2.0

espigones

31

50 FCy

d = gyVCF 2=

Enrocados

Introducir el geotextil dentro de la base del enrocado

Geotextil (filtro)

1

1

Diferentes formas de colocación de enrocados

CAJAS DE GAVIONES

Río Chanchamayo Junín-Perú

Fuente: ANDEX

Defensa Ribereña Carretera Cusco Abancay (CUSCO)

Fuente: Maccaferri

Revestimiento de Talud Río Ica (ICA)Fuente : Maccaferri

ESPIGONES O ESPOLONES

BBBB

Espigones

ANCHO ESTABLE

• El cauce estable es aquel cauce que seencuentra en equilibrio dinámico, nopresentando tendencias a la erosión ni asedimentación en el mediano y largo plazo

MEDIDAS ESTRUCTURALES ( CONTINUACION )

CONTROL DE HUAYCOS EN LA PARTEALTA DE LA CUENCA

MEDIDAS ESTRUCTURALES (continuación)

• OTRAS MEDIDAS A NIVEL DE CUENCA

POLITICA PARA EL CONTROL DEINUNDACIONES

- La politica para el control de inundaciones sedebe orientar hacia la obtención de NormasTécnicas y Legales, así como a la elaboraciónde un Manual de Medidas de Protección yPrevención

-Las medidas para la defensa contra inundacionesdeben ser consideradas dentro de planes integralesde desarrollo de las cuencas hidrográficas, lascuales deben de tener dos niveles: . El nivel nacional donde deben darse pautas generales de la política a seguir y la metodología . El nivel regional, donde deben realizarse los planes específicos de las cuencas y la ejecución de las obras