HIDROLOGIA E HIDRÁULICA EN VÍAS

ESCUELA DE POSGRADO

UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ

MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL

MENCIÓN: GEOTECNIA Y TRANSPORTES

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DISEÑO DE ESTRUCTURAS PARA EL CONTROL Y RECUPERACIÓN DE CARCAVAS

CURSO: HIDROLOGIA E HIDRÁULICA EN VÍAS

DOCENTE: Mg. Sc. Edgar Vidal HURTADO CHAVEZ

PRESENTADO POR:

CARI CANSAYA CELEY GISSEL

MAMANI ARIAS REYMER MAGNO

SANDOVAL CHAMBI ALDAIR NIVARDO

VELÁSQUEZ OSNAYO DENNY ELIEZER

JULIACA - PERÚ

2020

INDICE GENERAL

RESUMEN

Las estructuras de presas, tienen como finalidad principal retener sedimentos y reducir la energía de flujos turbulentos.

El presente trabajo trata de un análisis hidrográfico de la Microcuenca Rio Lampa, para el control y reducción de la degradación de suelos, en las zonas donde presentan alto poder erosivo y riesgo aluvional.

Como parte de este estudio se definieron los criterios hidráulicos y estructurales para el diseño de obras transversales, tomando en cuenta los esfuerzos a que son sometidas por los flujos de tipo aluvional.

De igual forma se realizó una recopilación de antecedentes de zona en estudio, tales como toma de datos en campo, para la representación del rio en análisis.que permitan definir adecuadamente las obras

Se planteó la construcción de obras transversales en base a Mampostería Gavionada instaladas directamente en el cauce. Además se consideró que estas obras cumplieran eficientemente con el control de arrastre de sólidos y que a la vez resulten económicamente viables.

INTRODUCCIÓN.

La erosión de los suelos es considerada uno de los problemas ambientales más significativos. Asimismo, dicha problemática está asociada a una disminución de la productividad y eficiencia de los suelos, la cual es provocada por una baja retención tanto del agua como del suelo, y cuya tendencia a escurrir se manifiesta en mayor medida en terrenos con pendientes pronunciadas.

En este sentido, la conservación de aguas y suelos es un aspecto que involucra a distintos sectores productivos e institucionales como el agrícola, el forestal, el pecuario y el de infraestructura, entre otros. Ello es así, porque ambos recursos, suelo y agua, constituyen elementos fundamentales para la aplicación de esquemas productivos sustentables de desarrollo.

Los diques de corrección hidrológica, constituidos de manera transversal a los cauces, tienen como finalidad principal retener sedimentos y controlar putas de avenidas. Una vez construidos. Estabilizan laderas, retienen acarreos, disminuyen la velocidad del agua y por tanto su capacidad erosiva, y finalmente reducen la cantidad de elementos solidos que tengan a los embalses, retrasando su aterramiento y alargando la vida útil de estos (Roberto Diaz et al., 2004)

1. OBJETIVOS

1. OBJETIVOS

1. OBJETIVO GENERAL

Diseñar un sistema de control erosivo de suelos, con diques que cumplan con el objetivo de retener los acarreos sólidos, sin que ello involucre un volumen excesivo de obra, y que además logre la consolidación del cauce, permitiendo la preservación del suelo.

1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Estudiar los procesos erosivos en los puntos vulnerables del rio principal de la Microcuenca Rio Lampa.
• Estabilizar y equilibrar los procesos de erosión y recuperación de cárcavas del rio principal de la Microcuenca Rio Lampa.

1. MARCO TEORICO.

1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Es indispensable conocer cada uno de los elementos que lo componen, su comportamiento, las causas de falla y algunos criterios de diseño. También se debe tener en cuenta el material que constituye el dique y su comportamiento como suelo compactado. A continuación son presentados algunos elementos teóricos que ayudan a contextualizar el problema.

1. Descarga.

La ecuación de la continuidad surge de un balance de masa realizado entre dos secciones de canal, constituyendo una herramienta básica para la resolución de problemas de fluidos como medio de expresión de la ley de la conservación de la masa. Dependiendo del caso de flujo a estudiar, esta ecuación se adapta a una variedad de formas complejas y permite hacer un análisis en la dirección principal del movimiento.(Cisneros et al., 2018)

Para el régimen permanente, se obtiene la expresión más común de la continuidad, donde el caudal es constante y se cumple:

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Donde:

Q=Volumen por unidad de tiempo (m3/s)

1. Velocidad.

Depende de la posición de la partícula en el cauce, las irregularidades causadas por las rocas y el gradiente de flujo. El flujo puede ser laminar, donde todas las partículas tienen recorridos paralelos y similares, o turbulento, donde cada partícula tienen una trayectoria diferente. El flujo turbulento mantiene los sedimentos en suspensión durante más tiempo y juega un papel importante en la erosión del fondo del cauce.(Cisneros et al., 2018)

1. Ríos.

Son cuerpos de agua conformados por partículas sólidas e iones disueltos procedentes de una cuenca. Fluyen a lo largo de su curso bajo los efectos de la gravedad por una trayectoria variable y producto de la capacidad de erosión del propio rio junto con los aportes solidos que transporta, generando así transformaciones morfológicas en su cauce.

Los ríos presentan caudales fluctuantes en función a las condiciones hidrológicas de la cuenca, dado que el agua de lluvia que cae sobre la misma es llevada a través de un cauce hasta el sitio de descarga.(Cisneros et al., 2018)

1. Sección transversal.

Es irregular y diferente en todos los puntos del rio y varia con la descarga. Está condicionada por la pendiente, la planta del cauce, la geología, el tipo de sedimentos, la vegetación de ribera y la acción humana.

La diversidad de formas de la sección transversal permite la existencia de zonas con distintas velocidades y por tanto distintas granulometrías en el fondo y vegetación asociada.

1. Perfil longitudinal.

Representa la pendiente del rio a lo largo del cauce. Se encuentra determinada por la topografía de la cuenca, a su vez condicionada por la geología.

Tanto la forma de la sección transversal como el perfil longitudinal del cauce son el resultado del proceso de erosión – transporte – sedimentación en el cauce y por ello están sujetos a la evolución en el tiempo. En este proceso intervienen la fuerza cortante del agua, la vegetación existente, los propios sedimentos y la forma y constitución del cauce.

1. Fondo.

Definido como el nivel limite por debajo del cual el rio no puede erosionar su cauce. En dicho punto de encuentro, el rio se ajusta al nuevo fondo variando su perfil longitudinal. No tendrá variaciones en el tiempo si el flujo se encuentra con un cuerpo de roca muy resistente o con algún revestimiento artificial que impida continuar con la erosión.

1. El ecosistema fluvial.

Se conoce como ecosistema al conjunto de elementos relacionados mediante una serie compleja de flujos de materia y energía. En este sentido, el ecosistema fluvial está definido principalmente por la interacción que existe entre el cauce y la cuenca, producto de la relación de los siguientes elementos: hidrología, sedimentos, morfología del cauce y el hábitat fluvial.

1. Aspectos hidrológicos.

El ciclo hidrológico es parte fundamental de la hidrología. El agua que se evapora de los océanos y de la superficie de la tierra, es llevada circulando como vapor de agua. A seguir, por el enfriamiento de las masas de aire, se condensa y precipita nuevamente en forma de lluvia o viene, para luego ser intercepta parcialmente por la vegetación de la cuenca. Una parte se infiltra en los suelos, mientras que otra se convierte en escurrimiento superficial y descarga en los cauces de los ríos y quebradas, para finalmente ser trasladada al océano. Este inmenso sistema de agua puesto en funcionamiento por la energía solar y conducida por la gravedad, continúa de manera permanente en presencia o ausencia de la actividad humana.

Una vez que el agua procedente de la precipitación se integra a la cuenca, los procesos que se desarrollan a continuación se encuentran condicionados por parámetros asociados a esta, como la permeabilidad del suelo, topografía, climatología de la zona, geología, distribución de la cubierta vegetal, entre otros. Es por ello que si se desea calcular caudales asociados a periodos de retorno diferentes es necesario disponer al menos de información pluviométrica en la cuenca o en sitios lo más cercanos posibles a ella.

Por otro lado, la escorrentía superficial también será función del tipo de evento, pues los eventos extremos de precipitación pueden ser detonantes de procesos de movimientos en masa, los cuales afectan el cauce de un rio alterando su dinámica fluvial. Las mayores transformaciones en los ríos suceden en condiciones de creciente, por lo que se da mayor importancia al análisis de los caudales máximos asociados a determinados periodos de retorno.

1. Morfología de los ríos.

Las complejidades que se presentan por la variabilidad en las dimensiones, patrones y perfiles de los sistemas fluviales hacen que su estudio sea un reto. La forma de los ríos y los procesos fluviales evolucionan simultáneamente, mediante procesos de ajuste mutuo, e inevitablemente, los sistemas de clasificación simplifican un problema que en realidad es muy complejo. De cualquier forma, el esfuerzo por lograr una clasificación de acuerdo a su morfología se justifica para predecir su comportamiento basándose en apariencia, para relacionar características hidráulicas con el comportamiento de los sedimentos según el estado morfológico y proporcionar mecanismos para extrapolar información recolectada en cualquier canal a otros de características similares, entre otros objetivos.(P et al., 2015)

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