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GOBIERNO REGIONAL DE ICA PROYECTO ESPECIAL TAMBO CCARACOCHA EXPEDIENTE TECNICO “SISTEMA DE RIEGO AMARA - SANTA ANA”

EXPEDIENTE TECNICO “SISTEMA DE RIEGO AMARA – SANTA ANA”

INDICE

TOMO

I

:

EXPEDIENTE TECNICO

TOMO

II

:

PLANOS

i

GOBIERNO REGIONAL DE ICA PROYECTO ESPECIAL TAMBO CCARACOCHA EXPEDIENTE TECNICO “SISTEMA DE RIEGO AMARA - SANTA ANA”

INDICE

Página

CAP. I 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

MEMORIA DESCRIPTIVA Generalidades Antecedentes del Estudio Ubicación del Proyecto Objetivo del Proyecto Descripción de las Obras

CAP. II 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 2.5

ESTUDIOS BASICOS Topografía Metodología de Trabajo Información Existente Información Final Control Altimétrico Control planimétrico Levantamiento Topográfico Trabajos de Gabinete GEOLOGÍA Y GEOTECNIA Introducción Geología Regional Geología Local de la Bocatoma Amara – Santa Ana Geotecnia Materiales de Construcción CLIMATOLOGÍA E HIDROLOGÍA Climatología Clasificación Climática de la Cuenca del Río Ica Hidrología CAUDAL DE DISEÑO RIESGO SÍSMICO

CAP. III 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2

01 01 03 03 03

09 09 09 10 10 11 13 13 13 13 14 24 25 28 31 32 34 35 37 38

DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS HIDRAULICAS

DISEÑO DE BOCATOMA Cálculo Hidráulico Cálculo Estructural DISEÑO DE CANALES Y OBRAS DE ARTE Diseño de Canales Desarenador Santa Ana

ii

40 40 51 56 56 58

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3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6

DISEÑO DE COMPUERTAS Selección del Tipo de Compuertas Criterios de Diseño Normas de Diseño Materiales Componentes Cálculos Efectuados

CAP. IV 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.3 4.3.1 4.3.2 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.5 4.6 4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4 4.6.5

IMPACTO AMBIENTAL

GENERALIDADES Introducción Legislación Revisada Metodología de Impacto Ambiental EL PROYECTO PROPUESTO Generalidades Planteamiento Hidráulico del Proyecto Evaluación del Proyecto como Infraestructura Evaluación del Proyecto como Actividad DESCRIPCIÓN DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES DEL PROYECTO En la Etapa de Construcción de Obras En la Etapa de Operación del Proyecto PLAN DE MANEJO AMBIENTAL Plan de Mitigación y/o Prevención Plan de Monitoreo Ambiental Medidas de Seguimiento y Supervisión Ambiental Plan de Contingencias Plan de Cierre CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN COSTOS DE IMPLEMENTACIÓN DEL PLAN DE GESTIÓN AMBIENTAL Costos del Plan de Mitigación Costos de Supervisión Ambiental Costos del Plan de Monitoreo Ambiental Costos del Plan de Contingencias Costos del Plan de Cierre

CAP. V 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7 5.1.8 5.1.9 5.1.10 5.1.11 5.1.12 5.1.13 5.1.14

60 60 61 61 61 61 62

65 65 66 67 68 68 69 69 69 71 71 75 76 76 78 81 82 84 86 86 86 87 87 87 87

ESPECIFICACIONES TECNICAS

ESPECIFICACIONES TECNICAS GENERALES Introducción Alcance de las especificaciones Normas técnicas Especificaciones técnicas generales Rectificación y complemento de las especificaciones Medidas de seguridad Estructuras y servicios existentes Errores u omisiones Especificaciones y planos Cambios de diseño Planos post-construcción Comprobación y pruebas de funcionamiento Condiciones extrañas o distintas Materiales e insumos

iii

89 89 89 90 90 91 91 91 92 92 92 92 92 92 92

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5.2 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00 07.00

ESPECIFICACIONES TECNICAS PARTICULARES OBRAS PROVISIONALES TRABAJOS PRELIMINARES MOVIMIENTO DE TIERRAS OBRAS DE CONCRETO GAVIONES, SUMINISTRO Y LLENADO EQUIPAMINETO MECANICO MISCELANEOS

CAP. VI 6.1

7.1

11.1

COSTOS INDIRECTOS 275 275

PRESUPUESTO DE OBRA 280 281

FORMULA POLINOMICA

FORMULA POLINOMICA

CAP. XII 12.1 12.2

272

PRESUESTO DE OBRA COSTOS DE IMPLEMENTACION DEL PLAN DE GESTION AMBIENTAL

CAP. XI

250

RELACION DE INSUMOS

GASTOS GENERALES UTILIDAD

CAP. X 10.1 10.2

ANALISIS DE COSTOS UNITARIOS

RELACION DE INSUMOS

CAP. IX 9.1 9.2

152

ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS

CAP. VIII 8.1

METRADOS

METRADOS DE OBRAS

CAP. VII

93 93 99 102 112 142 144 150

284

PROGRAMACION DE OBRA

PROGRAMACIÓN GANTT CRONOGRAMA VALORIZADO DE AVANCE DE OBRA

285 285

ANEXOS Anexo N° 01 Anexo N° 02 Anexo N° 03 Anexo N° 04

Diseño Hidráulico Diseño Estructural Diseño de Compuertas Geotecnia

289 297 308 323

iv

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CAPITULO I INTRODUCCION 1.1

GENERALIDADES Este proyecto “Sistema de Riego Amara - Santa Ana”, es parte del conjunto de proyectos considerados en el Programa de Inversión “Remodelación y Reconstrucción de la Infraestructura Mayor de Riego del Valle de Ica” (PROG-0292006-SNIP). Se encuentra inscrito en el Banco de Proyectos del SNIP con código 101,572. El Expediente Técnico del PIP “Sistema de riego Amara - Santa Ana”, ha sido elaborado de acuerdo con las investigaciones primarias generadas en el desarrollo de los estudios: a) Estudio de factibilidad del Programa de Inversión “Remodelación Reconstrucción de la Infraestructura Mayor de Riego del Valle de Ica”. b) Estudio Definitivo del PIP “Sistema de Riego Amara - Santa Ana”

1.2

y

ANTECEDENTES DEL ESTUDIO El PETACC, en cumplimiento de sus objetivos institucionales ha elaborado el estudio de Factibilidad del Programa de Inversión “Remodelación y Reconstrucción de la Infraestructura Mayor de Riego del Valle de Ica”, el cual considera la reconstrucción y modificación del sistema de riego existente para hacerlo más eficiente. Este estudio ha sido declarado VIABLE por la OPI del Gobierno Regional de Ica (GORE-ICA) mediante Informe Técnico N° 38-2008-GORE-ICA-GRPPAT/ SGPICTI. Asimismo, el PETACC ha elaborado el PIP 101,572 “Sistema de Riego Amara Santa Ana”, el cual es un proyecto que forma parte del PI “Remodelación y Reconstrucción de la Infraestructura Mayor de Riego del Valle de Ica”. Este proyecto, ha sido declarado VIABLE por la OPI del GORE-ICA mediante Informe Técnico N° 05-2009-GORE-ICA-GRPPAT/SGPICTI.

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De acuerdo a las condiciones en las cuales el PIP ha sido declarado viable, la Unidad Ejecutora es el PETACC y corresponde a la misma ejecutar el Estudio Definitivo y Expediente Técnico por lo que mediante Resolución Gerencial N° 1042009-GORE-ICA-PETACC/GG, se aprueban los términos de referencia para el desarrollo del Estudio Definitivo y Expediente Técnico correspondiente. El presente Expediente Técnico, ha sido elaborado bajo la modalidad de Administración Directa y ha contado con la participación de consultores especialistas en ingeniería hidráulica, estructural, mecánica, medio ambiente y profesionales de la Dirección de Estudios del PETACC. El Expediente Técnico, tiene el estudio técnico completo cuyo nivel y detalle son suficientes para llevar a cabo la ejecución de obras consideradas en el proyecto “Sistema de riego Amara Santa Ana”. Los diseños definitivos que se han desarrollado, son una mejora del estudio elaborado a nivel de perfil técnico y el diseño considerado en el Estudio de Factibilidad del PI “Remodelación y Reconstrucción de la Infraestructura Mayor de Riego del Valle de Ica”. Del análisis en conjunto, realizado entre los profesionales especialistas en diseño hidráulico y diseño de compuertas, han surgido parámetros técnicos que justifican cambios en los criterios básicos y concepción general del sistema de izaje de compuertas. Estos están referidos a la no pertinencia del empleo de ataguías metálicas las cuales son muy pesadas para poder operar con el sistema de viga y Troley propuesto en el en los diseños previos realizados. Asimismo, el sistema de anclaje de las ataguías no es el más adecuado ya que al ser metálico está expuesto a los agentes abrasivos, oxidación y posible hurto. En este sentido, se ha propuesto el empleo de un dique fusible que funciona como barraje el cual se considera más adecuado para las condiciones existentes; asimismo, se ha considerado la ubicación de compuertas de limpia para cada bocal de captación. La modificación del sistema de izaje, trajo consigo revisar el cálculo hidráulico para verificar si por la sección hidráulica propuesta (presencia de pilares, barraje fusible) podría circular el caudal de diseño realizándose los ajustes correspondientes. (Elevar la altura de los pilares de puente de maniobras a fin de que pueda circular el caudal de diseño) La modificación de los caudales de diseño para los Canales Amara y Santa Ana, responde principalmente a la oportunidad de riego que se tiene en la zona ya que al estar en “cola” de proyecto, estos terrenos se riegan principalmente con agua de avenida debiendo aprovecharse para captar la mayor cantidad de agua posible durante los tiempos de permanencia de las mismas. Con el diseño definitivo se procedió a realizar el cálculo estructural y a detallar los diseños de la bocatoma tomando en consideración la información primaria existente; es decir, la topografía a detalle actualizada, caudal de diseño, y la geología y geotecnia específica para la bocatoma considerada. En lo referente al Estudio de Impacto Ambiental (EIA), este ha sido aprobado para el Programa de Inversión 029-2006-SNIP, del cual el proyecto “Sistema de riego Amara - Santa Ana” forma parte y tiene todo el detalle correspondiente. En esta oportunidad, se ha procedido a particularizarlo a nivel de la obra principal de tal forma que la evaluación en situación con proyecto pueda ser debidamente comparada con el diagnóstico de la situación actual efectuado.

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1.3

UBICACIÓN DEL PROYECTO La zona de estudio involucra la actual ubicación de la bocatoma Amara - Santa Ana, la cual se ubica en la localidad de Callango al SE de la ciudad de Ica. El proyecto se ubica en el Distrito de Ocucaje, Provincia de Ica y Región Ica. Geográficamente, se encuentra ubicado en las coordenadas 14° 27’ 33” de latitud Sur y 75°39’20” de longitud Oeste entre las cotas 292.00 m.s.n.m. (bocatoma Amara) y 288.00 m.s.n.m. (bocatoma Santa Ana). En el ámbito del proyecto existe un total de 327 familias, siendo el área bajo riego en el sector de 1,211.10 ha que evidencia una tenencia promedio de tierras de 3.11 ha en el sector Amara y 9.88 ha en el sector de Santa Ana. El número de beneficiarios es de 1,571 y se encuentran inscritos en el Comité de Regantes de Amara - Santa Ana que pertenece a la Junta de Usuarios de Riego del Río Ica (JUDRI). Para acceder a la zona de proyecto y partiendo de la ciudad de Lima, se recorre la Ruta 001-S hasta el km 339+300 de la Panamericana Sur (Altura del ingreso a Ocucaje) desde donde se sigue una trocha carrozable ubicada a la derecha en una longitud de 35.00 km. (En el Gráfico N° 01, se muestra el plano la ubicación del proyecto)

1.4

OBJETIVO DEL PROYECTO El objetivo central del presente proyecto es “Incrementar la Disponibilidad de agua superficial de riego a fin de asegurar la campaña agrícola”. Entre los objetivos específicos tenemos:  Uso eficiente y controlado del agua de riego.  Distribución de Agua en Bloque.  Mejor aprovechamiento de la oferta disponible.

1.5

DESCRIPCION DE LAS OBRAS

1.5.1

Introducción El estudio factibilidad de reconstrucción y remodelación de la infraestructura mayor de riego del valle de Ica, propone la ejecución de un conjunto de obras a lo largo del valle, comenzando en la Bocatoma La Achirana y finalizando en la Bocatoma Santa Ana, con un distanciamiento de aproximadamente de 54.00 Km. Los aspectos como amplitud longitudinal del valle, disposición de los sistemas de riego, estado de deterioro de las estructuras y priorización establecida, redundan en que las estructuras a remodelarse estén localizadas aisladamente, situación que define que los aspectos de accesibilidad, logística y posteriormente operación del proyecto tomen importancia en la planificación de las obras.

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Gráfico N° 01 Ubicación del Proyecto

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El proyecto “Sistema de Riego Amara - Santa Ana”, considera la construcción de una nueva bocatoma que reemplazará a las dos (02) bocatomas existentes (Amara y Santa Ana) en el actual emplazamiento de la toma Amara, la cual permitirá el tránsito de hasta 456 m3/s (caudal acorde con el proyecto de Control de Desbordes e Inundaciones del Río Ica) y derivar 18.00 m3/s al ámbito del proyecto (12.00 m3/s a Santa Ana y 6.00 m3/s a Amara). 1.5.2

Breve Descripción de la Bocatoma Amara - Santa Ana El planteamiento hidráulico, considera la construcción de una nueva bocatoma en reemplazo de las dos tomas actualmente existentes (Amara y Santa Ana); el estado de conservación no es adecuado, su operación es ineficiente la cual hace que se colmaten muy fácilmente, justificando el diseño y construcción de una nueva estructura. La nueva captación, ha sido planteada en el mismo emplazamiento de la toma Amara y consta de un aliviadero de compuertas, aliviadero fusible, muros de encauzamiento, canal despedrador, captación, zona de compuertas y canal de aducción, cuyo detalle se describe a continuación: a)

Aliviadero de Compuertas

Este conformado por dos (02) compuertas planas de 3.00 x 2.15, los pilares externos tienen un ancho de 0.60 m y una altura de 7.20 m sobre los que se ha instalado una losa de maniobras de 3.50 de ancho. La cota de fondo es de 273.990 m.s.n.m. Para trabajos de inspección y/o mantenimiento de las compuertas se han previsto ranuras en los pilares en los que se colocarán ataguías. La longitud del aliviadero de compuertas es de 23.50 m. b)

Aliviadero Fusible

Tiene un ancho de 20.80 m y una longitud de 8.00 m. Tiene una altura de 2.15 m estando constituido el primer tramo, de 1.00 m de alto, por material de relleno compactado con un talud aguas arriba de 3:1 y aguas debajo de 3:1 siendo su ancho de base de 2.00 m. En el segundo tramo, se prevé la colocación la tablas y/o bolsas de concreto hasta una altura de 1.00 m las cuales servirán para regular el ingreso de caudales a los bocales de captación. c)

Muros de Encauzamiento

Los primeros 17.50 m se encuentran constituyendo una transición de entrada, seguida por los aliviaderos de compuerta y fusible los cuales tienen una longitud de 23.50 m y finaliza con una transición de salida de 17.50 m, la altura de los muros es de 5.000 m. d)

Losa de Aproximación

La losa de piso del aliviadero tiene un espesor variable, en los primeros 17.50 m es de 0.40 m, en los siguientes 23.50 m el espesor es de 0.70 m, en los últimos 17.50 m el espesor es de 0.40 m y tanto en el extremo de aguas arriba como aguas abajo lleva un dentellón de 4.00 m de profundidad el cual tiene un espesor de 0.40 m.

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Al inicio y al final del aliviadero de compuertas, se tiene un enrocado de protección de 11.00 m de longitud. e)

Ventana de Captación y Cámara de decantación

El eje de las ventanas de captación, tanto de Amara como de Santa Ana, están ubicadas a 31.00 m del inicio del aliviadero. Las ventanas de captación son espacios vacios en los muros laterales del aliviadero de compuertas, estas ventanas se ubican entre la transición aguas arriba y la losa de maniobras. Amara La ventana de captación de Amara, se ubica a 0.50 m por encima del nivel del piso y tiene una altura de 1.65 m. Su ancho es de 7.16 m. La cámara de decantación se encuentra ubicada inmediatamente después de la ventana de captación y conduce las aguas al canal desripiador y a la zona de compuertas. Es de sección rectangular con ancho de 3.00 m y una longitud de 7.25 m. Santa Ana La ventana de captación de Santa Ana, se ubica a 0.50 m por encima del nivel del piso y tiene una altura de 2.00 m. Su ancho es de 7.87 m. La cámara de decantación se encuentra ubicada inmediatamente después de la ventana de captación y conduce las aguas al canal desripiador y a la zona de compuertas. Es de sección rectangular con ancho de 3.50 m y una longitud de 5.55 m. f)

Canal Desripiador

El canal desripiador se encuentra ubicado después de la cámara de decantación, permite la limpieza de material sólido grueso menor a 0.05 m que ingrese del río a través de la ventana de captación. Amara La sección del desripiador es rectangular con una ancho de 1.60 m y es abierta en la zona de la cámara de decantación y sección cuadrada cubierta a partir de esta zona hasta su entrega aguas debajo del aliviadero de compuertas. En el tramo abierto se ha ubicado una compuerta deslizante de 1.60 x 1.20 m cuyo objeto es regular el flujo por este canal. La pendiente del desripiador es S = 0.020. Santa Ana La sección del desripiador es rectangular y abierta en la zona de la cámara de decantación, sección es variable (1.50 m a 2.80 m) cubierta a partir de esta zona hasta su entrega aguas debajo del aliviadero de compuertas. En el tramo abierto se ha ubicado una compuerta deslizante de 1.50 x 1.20 m cuyo objeto es regular el flujo por este canal. La pendiente del desripiador es S = 0.011. g)

Compuertas de Captación

Las dimensiones de las compuertas de captación son:

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Amara La zona de compuertas está conformada por dos (02) compuertas deslizantes de 1.30 x 1.30 m y un pilar intermedio de ancho de 0.40 m. Su ancho interior es 3.00 m y su longitud de 4.85 m. Sobre la parte superior de la estructura hay una pasarela de instalación de los equipos de izaje que tiene 1.50 m de ancho. La estructura lleva unas ranuras para colocar las ataguías en caso de inspección y reparación de las compuertas. Santa Ana La zona de compuertas está conformada por dos (02) compuertas deslizantes de 1.55 x 1.60 m y un pilar intermedio de ancho de 0.40 m. Su ancho interior es 3.50 m y su longitud de 4.55 m. Sobre la parte superior de la estructura hay una pasarela de instalación de los equipos de izaje que tiene 2.20 m de ancho. La estructura lleva unas ranuras para colocar las ataguías en caso de inspección y reparación de las compuertas. h)

Compuertas del Aliviadero

Estas unidades son dos (02), tienen 2.15 m de alto y 3.00 m de ancho, accionadas por elementos mecánicos. Para su izaje o descenso se utiliza un sistema de compuertas tipo pedestal con dos vástagos de 2”, que se emplaza a 7.15 m de altura, apoyada en dos (02) pilares de concreto de 0.60 x 3.50 m de área. i)

Canales

Amara El canal Amara, ha sido diseñado para un caudal de 6.00 m3/s, tiene una base de 2.20 m, una altura de 1.40 m y una pendiente de 0.004. La longitud del canal es de 55.65 m, desde su inicio hasta su entrega al canal existente. Santa Ana El canal Santa Ana, ha sido diseñado para un caudal de 12.00 m3/s. La base es de 3.30 m, su altura es de 1.60 m y tiene una pendiente de 0.003. El canal Santa Ana, se encuentra comprendido entre las progresivas 0+000 y 0+275, siendo la longitud del canal es de 275.00 m, desde su inicio hasta su entrega al canal existente. Es importante indicar que entre las progresivas 0+158 y 0+240, existe el desarenador Santa Ana. j)

Desarenador Santa Ana

El desarenador Santa Ana, tiene una sección rectangular cuya base es de 3.30 m y una altura variable de 1.60 a 3.6 m comprendido entre las progresivas 0+158 y 0+235 del canal del mismo nombre. En este punto, se presenta un salto el cual tiene una altura de 0.50 m y una longitud de 5.00 m, la cual constituye la cámara de carga de carga del desarenador y en ella se encuentran ubicadas las compuertas de limpia dos (02), cuyas dimensiones son de 0.90 x 0.70 m separadas por un pilar de 0.40 m. Aguas abajo de la compuerta, se ubica el canal de descarga y/o purga del desarenador el cual tiene la dimensión de 2.10 m de ancho por 0.70 m de alto. La longitud de este canal es de 13.01 m, siendo los últimos 6.51 m una alcantarilla de 2.10 m x 0.70 m.

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1.5.3

Breve Descripción de las Obras de Encauzamiento a)

Encauzamiento Aguas Arriba

En ambas márgenes del rio Ica en el tramo agua arriba de la bocatoma Amara Santa Ana, se ha proyectado la construcción de diques de encauzamiento; en la margen izquierda (sentido del flujo de agua) el encauzamiento tendrá una longitud de 180.00 m, mientras que en la margen derecha (sentido del flujo de agua) el encauzamiento tendrá una longitud de 18.00 m. Los diques de encauzamiento tienen una ancho de corona de 3.00 m y taludes 2:1 (H:V) con una altura variable de acuerdo a las características topográficas de terreno; la cara húmeda de los diques estarán protegidos con colchones antisocavantes de un espesor de 0.30 m, estos colchones están anclados en el lecho del río a una profundidad de 2.00 m. b)

Encauzamiento Aguas Abajo

Aguas abajo de la Bocatoma Amara - Santa Ana se ha proyectado la construcción de diques de encauzamiento, estos diques se ubican en ambas márgenes de río Ica y tienen longitudes variables dependiendo las márgenes. En la margen izquierda (sentido del flujo) se tiene una longitud de 147.00 m y en la margen derecha (sentido del flujo), tiene una longitud de 134.00 m. Los diques de encauzamiento aguas abajo tienen un ancho de corona de 3.00 m con taludes 2:1 (H:V) con una altura de 5.00 m; la cara húmeda está protegida con colchones antisocavantes de un espesor igual a 0.30 m, estos colchones están anclados en el lecho del río a una profundidad de 2.00 m. El ancho del río es de 28.00 m. Terminado el encauzamiento con diques, se tiene una estructura de encauzamiento (en la margen izquierda) a base de muros de concreto de 41.00 m de longitud y una altura de 5.00 m.

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CAPITULO II ESTUDIOS BASICOS 2.1

TOPOGRAFIA En el presente numeral, presentaremos la información correspondiente a los aspectos cartográficos y levantamientos topográficos llevados a cabo a nivel de campo y gabinete, para la obtención de toda la información requerida para el desarrollo del Expediente Técnico del PIP “Sistema de Riego Amara - Santa Ana”. Los trabajos Levantamientos correspondientes a fajas, perfiles longitudinales, secciones transversales y topografía de detalle del emplazamiento de las obras previstas, fueron llevados a cabo, con el correspondiente establecimiento de los sistemas de control altimétrico y planimétrico.

2.1.1

Metodología de Trabajo La secuencia de la metodología de los trabajos ejecutados ha sido la siguiente:     

2.1.2

Recopilación de Información. Establecimiento de puntos de control altimétrico. Establecimiento de puntos de control Planimétrico. (GPS Diferencial de Doble Frecuencia) Levantamientos topográficos. (relleno topográfico) Trabajos de gabinete.

Información Existente a) Información Cartográfica La información cartográfica que se ha tomado como base para los trabajos realizados lo constituyen las cartas nacionales constituidas por:  

Cartas Nacionales a Escala 1:100,000; Cartas elaboradas por la oficina de catastro rural a Escala 1:25,000.

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b) Información Topográfica La información topográfica existente, corresponde a la generada por el Proyecto Especial Tambo-Ccaracocha (PETACC) en el marco del estudio de factibilidad del Programa de Inversión “Rehabilitación y Remodelación de la Infraestructura Mayor de riego del Valle de Ica”. Esta información se encuentra en formato digital. La planimetría y altimetría se ha efectuado con controles absolutos. Las coordenadas UTM están referidas al sistema WGS84, las cotas son valores absolutos referidos al nivel medio del mar, correspondiente al sistema de control vertical del IGN. 2.1.3

Información Final Toda la información está sistematizada y georeferenciada por proceso informático del Sistema de Información Geográfica (SIG), en software ARC/INFO y ARC/VIEW. El trabajo desarrollado en el presente Expediente Técnico, comprende el levantamiento a detalle de la bocatoma Amara - Santa Ana en una longitud de 410.00 m aguas arriba y 430.00 m aguas abajo en un ancho de 200.00 m la cual abarcó los canales de Amara y Santa Ana. El área levantada es de aproximadamente 17.20 ha, siendo la densidad de puntos aproximada de 100 puntos/ha.

2.1.4

Control Altimétrico De acuerdo a las normas establecidas, los trabajos de topografía han sido referidas al Sistema Nacional de Control Altimétrico del Instituto Geográfico Nacional (IGN) para ello se han establecido una red de BM(s) la cual se detalla: a)

Monumentación de Hitos. Se monumentó un total de 02 hitos de concreto empotrados insitu cuya altura es de 0.50m. En el núcleo lleva un fierro 3/8” y la nomenclatura que los identifica, se ubicaron en zonas estratégicas, lugares seguros y visibles que servirán en el replanteo y en la construcción de las obras.

b) Enlace al Sistema del IGN. El BM Santa Ana, se ha establecido a partir de un GPS Diferencial el cual ha sido ubicado y calibrado a partir de un punto establecido por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) en el Puente Cutervo. El BM que se considera es el BM X-35-2R cuya cota es 405.999 msnm y que se encuentra ubicado en la parte superior del Puente Cutervo. (En el Gráfico N° 02, se muestra la tarjeta correspondiente) c)

Nivelación BM(s). Se han fijado un total de dos (02) BM(s), los cuales se encuentran ubicados a 50.00 y 70.00 m de las actuales bocatomas Santa Ana y Amara. Se ha corrido una nivelación cerrada de ida y vuelta (03 viajes) con un error de cierre menor a = 0.01 √ , donde k = kilómetro, la nivelación inicia en el BM Santa Ana luego enlaza al BM Amara. (Ver Cuadro N° 2.1)

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Gráfico N° 02 Relación de BM(s) Sistema Amara - Santa Ana

Cuadro N° 2.1 Relación de BM(s) Sistema Amara - Santa Ana Nombre

Desnive l

BM-Santa Ana +3.845 BM-Amara

2.1.5

Cota

Ubicación

Empotrado en concreto núcleo de 288.74 izquierdo del río Ica a 50.00 m de la 6 Santa Ana. Empotrado en concreto núcleo de 292.59 derecho del río Ica a 70.00 m de la 1 Amara.

φ 3/8"; lado Bocatoma de φ 3/8"; lado Bocatoma de

Control Planimétrico El sistema de control planimétrico implantada para el presente levantamiento topográfico consiste en el establecimiento de tres (03) puntos de control que están referidos a coordenadas UTM en el sistema WGS 84, los cuales han sido debidamente comprobados. a)

Monumentación de Hitos

Se han establecido un total de dos (02) puntos de control los cuales se encuentran ubicados a 50.00 y 70.00 m de las actuales bocatomas Santa Ana y Amara. Estos puntos de apoyo se encuentran empotrados in-situ en hitos de concreto con una altura de 0.50m, en el núcleo lleva un fierro de 3/8” y en la parte superior una lleva una nomenclatura que los identifica.

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Estos vértices se encuentran se ubicaron en zonas estratégicas que servirán en el replanteo de la obra, los BM(s) y/o vértices de poligonal de apoyo se encuentran en el ámbito de la obra. b) Establecimiento de Control Horizontal con GPS Diferencial Para el control horizontal se han establecido dos (02) puntos de control que están referidos a coordenadas UTM del sistema de WGS 84 siendo el punto Máster BASE - ICA, de orden B, ubicado en el techo del local del Instituto Nacional de Estadística e Informática de Ica (INEI Ica). (Ver Cuadro N° 2.2)

Cuadro N° 2.2 Coordenadas Geográficas Sistema WGS 84 ESTACION

Latitud

Longitud

Hgt. Ellip.

Orden

Base Ica

14°03'50.26028 S

75°43'47.14098 W

443.771

"B"

Coordenadas U.T.M. Sistema WGS 84 ESTACION

ESTE

NORTE

Hgt. Ortho.

Orden

Base Ica

8445077.955

421212.457

415.593

"B"

Las coordenadas encontradas para los puntos Amara y Santa Ana son: Coordenadas Geográficas Sistema WGS 84 Name

Latitude

Longitude

EII.Height (m)

SANTA ANA

14°27’35.73869S

75°39’15.54275W

313.828

AMARA

14°27’32.41166S

75°39’26.27703W

317.647

Coordenadas U.T.M. Sistema WGS 84

Factor Combinado de Topográfica a UTM

Name

Norte

Este

Altitud

Factor Combinado de UTM a Topográfica

Santa Ana

8401306.483

429481.193

288.746

1.000387882991

0.999612267403517

Amara

8401407.783

429159.531

292.591

1.000387919864

0.999612230559594

c)

Sistema de coordenadas UTM

El sistema de control horizontal está referido a coordenadas UTM y está en el sistema WGS 84.

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2.1.6

Levantamiento Topográfico Establecido los puntos de apoyo de control altimétrico y planimétrico descrito, se han efectuado el levantamiento topográfico de la bocatoma Amara - Santa Ana. a) Levantamiento topográfico de bocatoma El levantamiento topográfico de la bocatoma, se ha efectuado en su integridad con estación total. De los puntos de la poligonal establecida se empezó a efectuar el relleno topográfico con una Estación Total Marca LEICA Modelo TC-405 serie Gu0545 en un área aproximada de 17.20 ha. El levantamiento se efectuó a 410.00 m aguas arriba y 430.00 m aguas debajo de la bocatoma propuesta en un ancho promedio de 200.00 m. El levantamiento está referido a cotas y vértices de la poligonal establecida estando la densidad de puntos acorde al terreno con un promedio de 100 puntos/ ha. Se tomaron en cuenta las obras existentes como son diques, caminos, puentes, etc. como aparece en el plano adjunto. b) Equipo Empleado Se han utilizado los siguientes equipos: 01 Estación Total Marca LEICA Modelo TC-405 Serie Gu-0545. 01 Nivel de Ingeniero Marca LEICA Wild NA-20. 03 Prismas, porta prismas y bastones. 01 Trípode. 03 Radios.

2.1.7

Trabajos de Gabinete Todos los trabajos se realizaron en software AutoCAD Land 2009 y los archivos de base de datos en Excel, a escala de 1/500, donde aparecen todos los detalles de ancho de carretera, río Ica, ubicación de caminos, BM(s), vértices de poligonal, etc. En los planos de planta aparece la ubicación de los puntos de control, obras de arte, caminos de vigilancia, etc. Las curvas de nivel se interpolaron cada 0.50 m de equidistancia.

2.2

GEOLOGIA Y GEOTECNIA

2.2.1

Introducción El sustento fundamental del estudio geológico está basado en los levantamientos topográficos, verificaciones y comprobaciones de la geología regional de superficie e investigaciones de campo efectuados sobre la topografía a escala 1:100,000 y que fueran realizados por la empresa ATA SA en el marco del estudio de factibilidad “Control de Desbordes e Inundaciones del Río Ica y Quebrada Cansas/Chanchajalla”, “Diseño Definitivo de las Bocatomas La Achirana, Macacona/Quilloay y la Venta” y estudio de factibilidad “Remodelación y Reconstrucción de la Infraestructura Mayor de riego del Valle de Ica”. Estos estudios, corresponden al valle de Ica, ambas márgenes del río Ica y sistemas de riego existentes en el valle (Planos ED-SR-AST-GE-02B-GEO-01 Y 02). En lo referente a los trabajos de Geología, en el presente informe nos remitiremos a resumir los aspectos principales de la Geología Regional y describir la Geología local del “Sistema de Riego Amara - Santa Ana”.

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En cuanto a los trabajos de Geotecnia, se han desarrollado investigaciones de campo y de laboratorios mediante excavaciones, toma de muestras y ensayos de laboratorio, a lo largo de los sistema de riego proyectado con ensayos de mecánica de suelos in situ y en laboratorio cuyo objetivo ha sido determinar las características geotécnicas del sitio de emplazamiento de las obras; en gabinete se ha realizado el análisis y procesamiento de la información. 2.2.2

Geología Regional

2.2.2.1 Geomorfología La superficie que comprende la zona de estudio regional mayormente corresponde a la región costera, sólo una pequeña parte de la zona Norte y Noreste se ubica en el área de las estribaciones andinas. La zona costera tiene un relieve topográfico plano, variando a ligeramente inclinado, poco accidentado y monótono, mientras que la zona Noreste pertenece a los contrafuertes o estribaciones andinas, con una geomorfología más o menos continua de elevaciones de cerros, seccionada parcialmente por quebradas profundas. Se han diferenciado cuatro unidades geomorfológicas regionales en la zona de estudio, las mismas que son: Cordillera de la Costa, Penillanura Costanera, Valles y Estribaciones Andinas. a) Cordillera de la Costa Comprende los terrenos de suave elevación, situados en la parte baja del valle aguas abajo de la bocatoma La Venta. La topografía de esta unidad geomorfológica se caracteriza por presentar elevaciones aisladas de suave pendiente, cuyas alturas en algunos de los casos llegan hasta los 700 m.s.n.m., localizadas en una llanura que se denomina Penillanura Costera. Hacia el Este esta unidad geomorfológica tiende a confundirse con la Penillanura Costera, siendo en algunos sectores el límite más claro por la presencia de rocas características de la Penillanura; de naturaleza ígnea y metamórfica, con edades que varían del Precambriano hasta probablemente el Jurásico. Sedimentos de edad terciaria rellenan irregularidades topográficas de esta unidad, lo que indica que el relieve de la Cordillera fue aún mayor antes de la deposición de dichos sedimentos. b) Penillanura Costera Corresponde a Pampas que se ubican entre la Cordillera de la Costa y las Estribaciones Andinas. Estas pampas en la parte adyacente a la zona de estudio están formadas por sedimentos ó acumulaciones aluviales provenientes de la erosión de la Cordillera Andina, y eólicas que vienen de la zona del litoral. En la mayoría de los casos tienen escasas pendientes, menores al 2.00 % hacia el Oeste. En algunos casos dichas pampas se hallan interrumpidas por lomadas de suave relieve, quebradas y valles poco profundos de ancho variable, y cerros de topografía abrupta que contrastan notablemente con el relieve circundante. La unidad geomorfológica que estamos describiendo se encuentra parcialmente cubierta por depósitos eólicos de gran extensión, que alcanzan en la margen derecha del río Ica una longitud de 63.00 km, por un ancho de 18.00 km. La constitución litológica de las lomadas, en gran proporción está compuesta por rocas ígneas intrusivas y volcánicas, cuya resistencia a la erosión ha determinado una moderada peneplenización, adicionada al fallamiento en bloques ocurrido después del periodo de intensa denudación.

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Una representación típica de lo explicado anteriormente se tiene al Sur de la bocatoma La Venta, en los cerros Jató y Paraya, en la margen derecha del río Ica, lado oriental de los cerros que es visible desde la Carretera Panamericana. Hay un corte abrupto formado por paredes casi verticales; sin embargo, el lado occcidental muestra una suave pendiente hacia el Oeste, la cual a pesar de estar disectada por pequeñas y numerosas quebradas, permite reconocer una superficie de erosión más o menos moderna, sobre la cual se depositaron los sedimentos terciarios. Hacia el oriente de la escarpa de los cerros está el valle de Ica y a continuación la pampa de los Castillos, formada por depósitos aluviales sin rasgos de sedimentos terciarios. Estas observaciones permiten emitir la conclusión de que la escarpa es el producto de una falla, y que el relleno de las depresiones originadas por ella ha contribuido a la configuración de la Penillanura Costera. c) Valles Comprende a la zona de emplazamiento de las bocatomas en el valle. La unidad anterior Penillanura Costera se encuentra disectada por valles poco profundos, regularmente amplios; en la mayoría de los casos orientados perpendicularmente a las estribaciones andinas. Sin embargo, el río Ica luego de recorrer un corto trecho en dirección NE-SO, perpendicular a las estribaciones andinas, tiene un gran desarrollo con orientación N-S, debido probablemente a la falla geológica regional cuya escarpa se observa en los cerros Jato y Paraya. d) Estribaciones Andinas En la zona de estudio esta unidad se emplaza al NE de la zona de estudio, por las áreas de las bocatomas Macacona-Quilloay y La Achirana, donde empiezan a presentarse unas elevaciones de cerros que corresponden a las estribaciones de la Cordillera Occidental de los Andes, donde las alturas varían de 400 m.s.n.m., en el límite con las pampas costeras, hasta los 3,600 m.s.n.m., en las vecindades de Córdova. El relieve de esta región es abrupto, profundamente disectado por numerosas quebradas, donde generalmente se acumulan materiales de conos deyectivos. Las quebradas que disectan los contrafuertes andinos son profundas, angostas, de paredes escarpadas, con una típica sección en ‘’V’’, presentando en muchos sectores marcado alineamiento, que induce a pensar que la formación de estas quebradas estuvo controlada por fracturas y fallas. 2.2.2.2 Estratigrafía En este numeral, consideraremos aquellas unidades geológicas regionales, que tienen relación con las estructuras de toma y conducción existentes en el valle de Ica, las cuales pasaremos a detallar. a) Formación Guaneros (Js-g) Esta Formación está aflorando al Oeste de Ica, por el cerro Portachuelo y al Sur Oeste de la zona de estudio, integrando los cerros Sacta y Jato. El nombre de la secuencia volcánico-sedimentaria, viene de afloramientos en la quebrada Guaneros. Las rocas son volcánicas y tienen una composición andesítica, pero es posible que en ciertos niveles el incremento de cuarzo los haga dacíticos. Sus horizontes pueden llegar hasta 50.00 m. de espesor, pero generalmente están formados de varios derrames, algunos de ellos exhibiendo una gradación en el tamaño de sus fenocristales, que tienden a ser más gruesos hacia arriba. El color general de estas rocas es gris oscuro negruzco.

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Intercalados con los derrames andesíticos se hallan rocas sedimentarias calcáreas, que presentan variedad en cuanto a textura y composición. Hacia la parte baja de la secuencia son calizas compactas de color violáceo, estratificadas en capas de 0.30 m. y con fragmentos fósiles no identificables. Hacia arriba las calizas se van haciendo margosas, adquiriendo colores más claros, de marrón a crema, a veces algo arenosas con pequeños rodados de 1.00 a 2.00 cm. de diámetro, diseminados en algunos horizontes. Ciertos niveles presentan concreciones y en otros se han encontrado fósiles pertenecientes al Bajociano. Los bancos de calizas alcanzan de 15.00 a 20.00 m. de grosor, pudiéndose encontrar ocasionalmente dentro de ellos horizontes relativamente delgados de caliza compacta, micrítica de color gris a gris azulado. El espesor de la secuencia tiene entre 600.00 a 700.00 m. Aparentemente sobreyace a la sección aflorante en el cerro Portachuelo, pues el fallamiento en bloques y los afloramientos aislados, contribuyen a hacer dudosa cualquier correlación. Los horizontes calcáreos muestran un mayor contenido terrígeno, aumentando en volumen y en tamaño las partículas o granos. Esta última característica es notoria en una pequeña sección expuesta en el cerro La Cantera. Esta sección aunque aflora en forma aislada parece corresponder a niveles estratigráficos superiores a los hasta ahora descritos. Las rocas volcánicas tienen un aspecto general masivo, aunque muchas veces la estratificación con horizontes sedimentarios es porfirítica, en partes afanítica; generalmente de color gris oscuro hasta negro, predominando los tonos grises y verdosos, aunque en la parte más occidental son mayormente marrones. La matriz es normalmente afanítica, y los fenocristales pequeños consisten de plagioclasa y ferromagnesianos, mayormente alterados a clorita. La composición predominante es andesítica, con horizontes de naturaleza basáltica con fenocristales piroxenos. b) Grupo Quilmaná (Kis-q) Esta Formación se encuentra aflorando en ambas márgenes del Río Ica por la Hacienda Chavalina, conformando el cerro Soldado en la margen derecha y los cerros Santa Rosa y Cordero. También se lo ubica en los cerros al este de Ica y que están conformados los cerros de Cancha, Cansas, Riachuelo, Yaurilla. Los afloramientos de esta unidad en esta zona son extensos y siendo su exposición mayormente volcánica con escasas intercalaciones lenticulares principalmente de calizas. Este Grupo descansa directamente sobre el Grupo Yura, no se ha observado la relación de este Grupo con las formaciones infrayacentes. La edad del Grupo Quilmaná es del Cretásico Inferior a Superior. Las rocas volcánicas del tipo porfiríticos tienen color gris verdoso y los afaníticos gris oscuro a casi negro, presentan parcialmente buena estratificación que ocasionalmente puede ser delgada. Los pequeños fenocristales menores de 2.00 mm son de plagioclasa, la matriz es afanítica, muchas veces recristalizada por acción de los intrusivos posteriores. Las rocas calcáreas que son lenticulares alcanzan hasta 6.00 m. de espesor, son masivas grises y violáceas, algunos horizontes finos se intercalan en la secuencia, confundiéndose entre los volcánicos estratificados. Regionalmente los volcánicos afloran formando un amplio sinclinal en la región occidental de los contrafuertes andinos y en el borde oriental han sido intruidos por un cuerpo de tonalita-granodiorita, mientras que en la parte Norte, un cuerpo alargado de monzodiorita ha sido emplazado en su zona axial, dejando aislados sus flancos. El primer caso la intrusión parece haber sido algo forzada, causando localmente el desarrollo de las rocas esquistosas en la zona de contacto y el intrusivo, también localmente adquiere una apariencia gneisoide.

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Hacia el Norte los intrusivos monzodioríticos gabroides, han originado un intenso metamorfismo térmico, convirtiendo a los volcánicos en metavolcánicos. Esta secuencia volcánica que se encuentra al este del Río Ica, se estima que tiene un grosor de 2,500 a 3,000 m sin observar el tope del Grupo Quilmaná. c) Depósitos Cuaternarios (Qr) Depósitos Aluviales (Qr-al) Los depósitos aluviales consisten de materiales clásticos, transportados por los ríos y quebradas, acumulándose principalmente en las quebradas o a partir de las estribaciones andinas, constituyendo las amplias pampas aluviales características de la penillanura costera. Estos depósitos se acumulan en el fono de las quebradas y consisten de conglomerados gruesos, que constituyen gravas arenosas con cantos y algunos bolos; están intercalados con algunas capas delgadas de arena, limo y arcilla, y se encuentran bien expuestos en los cortes de los ríos, al pie de las terrazas. En las quebradas tributarias, donde el drenaje es cíclico y a veces en forma violenta, los depósitos están constituidos por material acarreado, representado principalmente por lodolitas que contienen cantidades variables de gravas, arenas y fragmentos de rocas. Depósitos Proluviales (Qr-pro) Estos depósitos tienen gran distribución en la zona, siempre inmediatos a las formaciones rocosas que originaron conos de deyección, etc. que se acumularon en diferentes ambientes y modalidades. Conforman la Quebrada Los Molinos, Cansas/Chanchajalla y otras. Están constituidos por gravas limosas arenosas, con presencia de cantos y bolonería de diferentes dimensiones, son depósitos formados por la escorrentía temporal y violenta (tipo huaycos) en los cauces de quebradas. Depósitos Eólicos (Qr-e) Se encuentran ampliamente distribuidos en la zona costera del área estudiada, y se emplaza en una zona muy amplia en la margen derecha del Río Ica, y paralela a su curso, constituyendo la pampa del Aguila, Pampa Los Médanos, Pampa Del Prieto, Matacaballo, Pampa Del Prieto, Matamula, Pampa Huayabo, Pampa Santa Cruz, Cerro Médanos, Médanos Orovilca, Cerros Orovilca, Cerros Tajahuane, Cerro La Casimira, Cerro Blanco, Pampa Los Médanos, Cerros Los Médanos y las Brujas. Los depósitos más antiguos conforman extensos mantos de arena de escaso espesor, que no pasan de un metro en las áreas de mayor acumulación. Las arenas son de grano grueso y color gris oscuro, debido a su alto contenido de ferromagnesianos. Estos depósitos presentan generalmente una superficie ondulada, a manera de rizaduras de oleaje (ripple marks), cuyas crestas están separadas de 1.00 a 1.50 m, con desniveles de hasta 20.00 cm. En la actualidad son estáticos o con poca movilidad y ocupan las partes planas, o suaves depresiones que ocurren en la zona costera. Los mantos de arena más fina y clara, compuesta mayormente por cuarzo, tienen una mayor movilidad y cubren igualmente grandes extensiones, invadiendo incluso las zonas de arenas oscuras, en las que muchas veces se deposita, rellenando las depresiones dejadas por las rizaduras antes indicadas. Estos mantos cuando se presentan en superficie rizada, es a escala mucho menor, que en los depósitos anteriores.

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Otras acumulaciones eólicas de gran volumen, son las dunas ubicadas mayormente en la margen derecha del Río Ica, en la localidad de Guadalupe, siendo su ocurrencia impresionante, constituyendo un depósito de 63.00 km. de longitud en dirección Norte-Sur y un ancho promedio de 10.00 km. Para estos depósitos se estima un espesor máximo de 100.00 a 150.00 m., aparentando tener un mayor espesor hacia el lado derecho del Río Ica. Otro tipo de deposición eólica, son las acumulaciones arcillosas que se presentan en las faldas de los cerros de las estribaciones andinas. Están constituidas por un polvo muy fino, suelto, que incluso llega a depositarse en las partes más altas de los cerros. Provienen de las pampas costaneras y son transportados por los fuertes vientos que reciben el nombre de ‘’Paracas’’. Los depósitos aluviales en la zona se encuentran cubriendo a las formaciones antiguas, como son a la Formación Guaneros, Grupo Yura, Rocas Intrusivas del Batolito de la Costa y Depósitos Aluviales. 2.2.2.3 Rocas Intrusivas a) Pórfido granítico (P-p-gr) Los afloramientos identificados regionalmente, se encuentran en la región comprendida entre la península de Paracas y el Cerro Los Médanos, y en la zona del cerro Rojo de Punta Colorada. En la zona de estudio, los afloramientos más cercanos se encuentran al Sur de los cerros Chiquerío Grande, por la zona de Ocucaje. Hacia el Norte los pórfidos tienden a adoptar una matriz más fina, haciéndose paulatinamente gruesa hacia el Sur. Por la zona del cerro Rojo de Punta Colorada, el intrusivo es de color rojo vivo con una variedad de texturas. Este intrusivo es cortado por una serie de diques de subvolcánicos. Aunque las texturas porfiríticas son las que predominan, se nota un pequeño cuerpo de granito con pocas plagioclasas, caracterizado por el tamaño algo mayor de sus ortosas (3 mm.), en relación a los demás componentes, donde la biotita es escasa y más finamente cristalizada. Su composición tiene tendencia alcalina, con ortosa 44%, cuarzo 34%, plagioclasas 16% y el porcentaje restante constituido por máficos, representados parcialmente por biotitas y minerales secundarios. Este cuerpo parece estar cortado por un microgranito de composición similar al anterior, pero de color más claro y con menor cantidad de cuarzo en su composición, exhibiendo una textura micropegmatítica. b) Batolito de la Costa Diorita (K-di-p) Se encuentra ampliamente distribuido en la margen izquierda del Río Ica, CAP Huamaní, en la cuenca media, conformando los cerros Cervantes, La Bandera, Loma Redonda (Santiago) y Trapiche. Las rocas corresponden a la Superunidad Pampahuasi. Su litología corresponde a las dioritas, y su mineralogía está constituida por hornblenda sin núcleos de piroxenos, poca hornblenda acicular y euhedral y, biotita en placas poikilíticas. La hornblenda y biotita están en igual proporción. El contacto exterior del plutón es con los gabros, en los cuales al igual que en las dioritas se observa deformación. La superunidad en el medio está disectada por una tonalita más joven de la unidad Tiabaya. En algunos lugares, en el lado occidental del plutón, la diorita presenta localmente enriquecimiento en feldespato potásico; este fenómeno se debe a metasomatismo, relacionado con la proximidad de las rocas monzoníticas de la Super-unidad Linga.

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Monzonita Humay (Km-h) Corresponde a la Super-unidad Linga, constituye el emplazamiento más antiguo del Batolito de la Costa, segmento Arequipa. En el área de estudio se encuentran afloramientos regularmente extensos en la margen derecha e izquierda del Río Ica, por la zona de San José de los Molinos, conformando los cerros Coquimbana, Qojujate y Yunque. La mineralogía de esta super-unidad consiste en hornblenda con núcleos de piroxenos, hornblenda euhedral sin núcleos y, biotita poikilítica a subhedral (la hornblenda domina la biotita), placas grandes de feldespato potásico y plagioclasa. La formación de emplazamiento de las unidades Linga ha sido pasiva, con procesos de hundimiento de Caldera; los contactos con la roca envolvente y las otras unidades son nítidos, rectilíneos y su dirección está controlada por el patrón regional de fallamiento y por los fracturamientos de pequeña escala. Muchos contactos están fallados o pasan a fallas normales con la roca envolvente, lo que indica la importancia de los movimientos verticales, durante el emplazamiento de la super-unidad. Gabros (K-gb). Se encuentra aflorando en pequeñas áreas de la margen derecha e izquierda del Río Ica, por la localidad de la Mina Los Hermanos y también en los cerros Cansas. Corresponden a la Super-unidad Patap, que está constituida por gabros variables en su composición, pertenecientes al primer episodio de los intrusivos del plutonismo batolítico. La constitución mineralógica de los gabros es de olivino, piroxenos, hornblenda y plagioclasa, que regionalmente se les clasifica en cinco grupos, que son : gabro de olivino y piroxeno, gabros de dos piroxenos, gabro de augita y hornblenda, gabro de hornblenda y diorita de hornblenda, siendo las más comunes el gabro de augita y hornblenda, y el gabro de hornblenda. En las zonas que es posible observar los contactos, se nota que los gabros están cortando en forma transversal y truncando los ejes de pliegues de formaciones del Albiano tardío. De otra parte, los gabros han sido disectados por miembros más jóvenes del batolito y sólo se encuentran como techos colgantes, tabiques o remanentes, dentro de las super-unidades más jóvenes. 2.2.2.4 Geología Estructural Estructuralmente, en la zona se distinguen fallas geológicas inactivas, fracturas, juntas, alteraciones, plegamientos y contactos geológicos, los mismos que se describen a continuación: a) Fallas Geológicas Son estructuras geológicas que tienen importancia en cualquier proyecto de ingeniería, debido a que son perturbaciones que en algunos casos determinan que los terrenos sean inadecuados como fundación o necesiten tratamientos especiales para la seguridad de las obras. Las fallas geológicas en el área de estudio, están afectando principalmente a las rocas intrusivas. En la Formación Guaneros se tiene la falla Jato-Paraya de dirección SE-NW, que es la que habría ocasionado el cambio de dirección EN-SW a NS del río Ica. También se tiene una falla en el contacto de la Formación Guaneros con la Formación Chocolate, en la zona de Portachuelo al Oeste de la ciudad de Ica.

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En el Grupo Quilmaná se ha observado una falla de dirección SE-NO, en contacto con rocas intrusivas de la Monzonita Humay, al SO de los cerros Cruz Pata y Jatum Diablo. También hay una falla de dirección E-W en esta formación, en contacto con rocas del tipo gabros, en la margen izquierda del río Ica sobre la quebrada Ccasa. En las rocas intrusivas, en parte Norte de la zona de estudio, margen derecha del río Ica, se tiene una falla de dirección SE-NO. Se presentan las rocas intrusivas de la monzonita Humay en contacto con rocas sedimentarias del Grupo Quilmaná. En la margen izquierda, entre la quebrada Raquel y Ccasa, hay una falla de dirección E-O, sobre rocas de la Monzonita Humay. También atraviesa sobre rocas del tipo gabros y, en el contacto de los gabros, con rocas del Grupo Quilmaná. También se tiene la falla por la quebraba La Mina, que se emplaza en rocas intrusivas de la Monzonita Humay, Monzonita Rinconada y Gabros. En la parte Sur del Proyecto, desde el punto de vista regional, a 30 km al SO de Ocucaje, cabe mencionar la presencia de un sistema de fallas de dirección SE-NO y SO-NE sobre rocas adamelitas-granodioritas, entrecruzándose muchas de ellas entre sí. b) Alteración Hidrotermal El proceso de actividad hidrotermal se presenta en la zona en forma de mineralización, y tiene su influencia por medio de las fracturas en las rocas ya formadas. Las soluciones hidrotermales Yura han afectado a las rocas sedimentarias en los contactos de las zonas donde se ha producido los flujos mineralizados, a través de las fracturas, produciéndose en ellas alteraciones químicas, relleno de fracturas y superficies estratificadas con mineralización en forma de diques y vetas. Se manifiesta claramente en las rocas, produciendo coloraciones de limonitas producto de la alteración de los minerales de fierro. Este proceso también se produce en gran parte de las rocas intrusivas de la margen derecha del río Ica, entre Hornillos y El Palto, donde se han ubicado una serie de minas. Localmente, la alteración hidrotermal en las rocas se circunscribe a la zona de fracturamiento y/o fallas, en zonas bien limitadas, y afecta sólo a la zona de fractura o falla. c) Contactos Existe una variedad litológica, desde rocas sedimentarias del tipo volcánicas, andesíticas y rocas intrusivas de diversa variedad, como son adamelitas, diorita, gabro, pórfidos graníticos y granitos, las mismas que tienen diferente edad formacional, por lo que los contactos entre ellos, sí bien no son zonas de riesgo geológico (no hay fallas activas), se les debe considerar como puntos de debilitamiento y/o perturbación. Los contactos que interesan al estudio son: Contacto Intrusivo – Volcánicos. Donde los tipos litológicos predominantes son entre monzonita diorita - andesita, diorita andesita, gabro andesita y monzogabro andesita, presentándose estos casos en la margen derecha e izquierda del Río Ica, en la parte Norte de la zona de estudio. Contacto Intrusivo – Intrusivo. Donde los contactos que se presentan son entre adamelita Humay- adamelita Rinconada, adamelita Humay – gabro y adamelita – diorita, también se presentan en la zona Norte del área de estudio, en las dos márgenes del Río Ica.

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Contacto Volcánico - Volcánico. Este tipo se presenta entre rocas de diferente tipo y edad; entre rocas de la Formación Chocolate y las rocas andesitas de la Formación Guaneros, se presentan en la zona Sur-oeste de estudio se tiene contactos entre andesitasandesitas, andesitas-brechas andesíticas, los mismos que no tiene diferencia de características geotécnicas de los materiales. Contacto Volcánico - Sedimentario. Este tipo se presenta entre rocas de diferente tipo y edad; entre rocas de la Formación Chocolate y las rocas andesitas de la Formación Guaneros, se presentan en la zona Sur-oeste de estudio se tiene contactos entre andesitasandesitas, andesitas-brechas andesíticas, los mismos que no tiene diferencia de características geotécnicas de los materiales. d) Plegamientos No se han observado plegamientos en las formaciones geológicas descritas, sin embargo en los materiales de la Formación Guaneros se ha encontrado una inclinación general de las capas de 25 a 45º, hacia el Norte y noreste. e) Fracturas En las rocas volcánicas el fracturamiento es diverso; unas asociadas a las perturbaciones estructurales y otras a los procesos formacionales, como es el caso del enfriamiento y contracción de las masas de flujos volcánicos. Las discontinuidades se presentan en diferentes direcciones. En las rocas intrusivas, por los mismos procesos tectónicos, se han producido fracturas en diversas direcciones, pero que no son significativas para los fines del proyecto; sin embargo se puede observar que en las rocas volcánicas el fracturamiento es mayor y desordenado, por lo que en la explotación de estas rocas, se obtienen tamaños menores a 40.00 cm. En el caso de las rocas intrusivas, el fracturamiento es menor, recuperándose tamaños de hasta 0.80 cm. El pórfido granítico es mayor a 1.00 m y también en el caso de la monzodiorita que aflora por la bocatoma La Achirana. 2.2.2.5 Geodinámica Externa Los procesos de geodinámica externa que se producen en la zona de estudio y en orden de importancia para el Proyecto son los siguientes: flujos aluviónicos tipo huaycos, erosión en ríos, procesos de inundación y sedimentación en cursos de ríos y quebradas, cárcavas, meteorización físico-química, disyunción, derrumbes y pequeños deslizamientos. a) Flujos Aluviónicos ( Huaycos ) Es un fenómeno geodinámico, que si bien es de ocurrencia eventual, tiene mucha importancia, ya que es el fenómeno geodinámico causante de los desbordes e inundaciones del Río Ica, siendo este uno de los aspectos fundamentales de la concepción del Proyecto, en cuanto se refiere a prevenir los daños que pudieran ocasionarse en el futuro, a lo largo de todo el curso del Río Ica y cerros proluviales de la margen izquierda del Río Ica, tomando en cuenta que en ambas márgenes del río se han asentado terrenos de cultivo. También es necesario mencionar que dicho río cruza la ciudad de Ica, por lo cual existe el latente riesgo de desbordes y como consecuencia de ello, se generen daños de gran magnitud.

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Los flujos (huaycos) concuerdan con las avenidas del río, en épocas de fuertes precipitaciones pluviales. Esta situación principalmente ha ocurrido durante el Fenómeno El Niño, presentándose fuertes caudales inusuales que se encausan y recorren todo el cauce con fuertes velocidades, teniendo en su masa sólidos en suspensión y en arrastre, que en la parte inicial y hasta la parte media, mayormente son granulares del tipo gravas arenosas con algunos cantos. Sin embargo, de la parte media y hacia el final se depositan suelos eminentemente arenosos. Estos flujos violentos y con sólidos temporales, en nuestro medio los denominamos huaycos, los cuales se producen constantemente, concordando con las máximas avenidas. b) Erosión Fluvial La erosión fluvial es el desgaste que produce la dinámica hidráulica de ríos y quebradas actuando sobre las márgenes y fondo de los cauces. La erosión fluvial ocurre especialmente en los cursos de régimen torrentoso y durante la época de avenidas, como es el caso del Río Ica y sus Quebradas. (Tortolitas, Cansas, etc) En el área del Proyecto se manifiesta tanto la erosión lateral como de fondo, de allí que se presentan numerosas curvas del río, golpeando indistintamente en diferentes puntos de las márgenes, a lo largo de todo el cauce del río, produciendo, socavación y como consecuencia de ello pérdida de soporte y derrumbe de las paredes, por inestabilidad de los mismos. c) Inundación Los problemas de inundación se generan cuando la capacidad del curso no es suficiente para el pase de aguas extraordinarias o cuando encuentra dificultades naturales, como es la colmatación de cauces o, artificiales, como encauzamientos donde el ancho del cauce no soporta los caudales extraordinarios que se producen. Este es el caso del Río Ica, a cuyo largo de todo el curso de estudio genera inundaciones en diversos sectores, los que serán identificados y descritos en la parte de geodinámica local. d) Sedimentación y Colmatación El fenómeno de sedimentación en el río Ica se produce mayormente en los tramos de muy baja pendiente, como es el caso de la Bocatoma La Venta, donde se puede observar que el curso viene siendo colmatado constantemente, produciendo la acumulación de materiales arenosos principalmente, debiéndose tener también en cuenta este aspecto para los diseños respectivos. e) Meteorización y Disyunción Este proceso corresponde eminentemente a rocas que se encuentran mayormente fuera del cauce. Este proceso se presenta en diferente grado, a consecuencia de diversos factores, como son el aspecto estructural, condiciones climáticas, infiltración de aguas superficiales y naturaleza de las rocas. En la zona de estudio este fenómeno se produce mayormente en las rocas intrusivas y volcánicas sedimentarias, si bien la disyunción alcanza algunos metros de espesor, la meteorización es muy superficial ya que las rocas por su naturaleza y constitución litológica son masivas, compactas y resistentes.

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f) Derrumbes Este fenómeno principalmente tiene relación con afloramientos de rocas volcánicas e intrusivas que en las partes altas cerca a las cumbres, se producen algunos derrumbes muy localizados. En el caso del curso del Río Ica, por acción de la dinámica del río, a lo largo de su emplazamiento, y ante las avenidas que se producen constantemente, se produce el fenómeno de erosión y socavación en los taludes, en suelos produciendo inestabilidad y derrumbes localizados, los cuales son muy numerosos y dispersos en distintos lugares. g) Estabilidad de Taludes Dado que la zona específica de estudio corresponde a una zona plana, no se han observado indicios o huellas de ocurrencia de deslizamientos, tampoco se ha observado dicho fenómeno en el ámbito del proyecto. Lo que se ha observado son erosiones laterales y caídas de las terrazas que se hallan en ambas márgenes en ciertos tramos, por lo que es conveniente se planteen las obras de encauzamiento necesarias a fin de proteger los cultivos. 2.2.2.6 Hidrogeología A lo largo del cauce del río Ica, se han observado elementos granulares permeables, a través de los cuales cuando se producen las fuertes avenidas y discurre agua por el lecho, se producen fuertes y constantes infiltraciones, a lo largo de todo el cauce de la zona de estudio, generándose un acuífero sub-superficial en la zona del cauce Se ha encontrado la napa a un promedio de 4 m. de profundidad en la bocatoma La Venta, medida hecha en el mes de diciembre (estiaje). Este acuífero es potente, el cual es explotado constantemente por medio de una batería de pozos, que son utilizados para fines de regadío. 2.2.2.7 Tectónica Regionalmente en el área de estudio, durante el Precambriano y Paleozoico Inferior, se ha determinado que se desarrollaron complejos eventos de deformación y metamorfismo, pero dado que los afloramientos de rocas de estas edades se encuentran alejados de la zona de obras no se van a realizar mayores comentarios. A partir del mesozoico el área sufrió deformación de dos tipos, lo que ha conducido a clasificarla en dos unidades estructurales bien definidas. La primera, correspondiente al plegamiento de la secuencia mesozoica, más claramente expuesto en las estribaciones andinas que en la región costera, y la segunda, el fallamiento en bloques, más evidente en la región de la costa puesto que la región andina se ve un tanto oscurecida por el emplazamiento del Batolito de la Costa. La zona plegada que corresponde a la deformación compresional tiene su más clara manifestación en el plegamiento existente en la Cordillera occidental, y llega su influencia hasta las Estribaciones Andinas, donde se presenta interrumpida por presencia de los diversos cuerpos que forman el batolito de la Costa. El plegamiento se caracteriza por la suavidad de sus estructuras, pudiendo haber estado controlado su desarrollo por la litología. Es posible que el factor litológico pueda estar enmascarando un control tectónico, si se asume que los esfuerzos causantes de este plegamiento fueron menores en la zona occidental del área estudiada. Esta menor intensidad tendría su origen en la situación marginal del área en relación a la simetría de la cuenca, teniendo en cuenta que el mayor espesor de los sedimentos se encuentra en el Este y que guarda relación con la magnitud de la deformación.

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La zona de fallas, en la región costera de la zona de estudio, se caracteriza por un fallamiento en bloques, cuya existencia se interpreta al observar afloramientos de rocas intrusivas, con uno o más lados rectos que destacan nítidamente en las pampas. En la zona que afloran las rocas volcánicas y sedimentarias del Jurásico y Cretácico, el fallamiento es evidenciado por la falta de continuidad en la estratificación, por la abrupta desaparición de estructuras y por el cambio brusco de litologías. Muchas fallas presentan un salto relativamente corto y algunas son sólo fracturas, mientras que en otras las relaciones estratigráficas actuales permiten indicar que el salto de falla es de considerable magnitud. Este fallamiento en bloques no responde a un solo evento de distensión, sino posiblemente es el resultado de un fenómeno cíclico que abarca gran parte de la historia geológica del área, cuyo último episodio (el más importante) estuvo asociado al levantamiento final de la Cordillera Andina. La orientación del Río Ica, así como el corte vertical de los cerros que limitan el Oeste, conducen a interpretar la existencia de una falla paralela que cortó su trayectoria, desviándola; debido a la escarpa originada. Aunque aparentemente los sedimentos terciarios parecen ocurrir a un nivel menor en el lado oriental de la estructura, cabe la posibilidad de que esto sea el resultado de la sedimentación original, que se llevó a cabo sobre una topografía de relieve abrupto, en bloques, que en la actualidad está siendo nuevamente expuesta por el actual proceso erosivo. De ser así esta falla tendría una edad preterciaria y el cambio del curso del Río Ica, puede deberse a la presencia de rocas resistentes a la erosión. En resumen el área de fallamiento en bloques, situada en la zona costanera, ha sufrido las consecuencias del plegamiento andino, pero con una menor intensidad, siendo su característica principal presentar una serie de bloques originados por varios eventos de fallamiento, difíciles de localizar exactamente en el tiempo, pero correlacionados con los períodos de reacomodo, los cuales fueron generados después del plegamiento andino y, posteriormente, con la etapa de ascensión del litoral y levantamiento final de la cordillera. 2.2.3

Geología Local de la Bocatoma Amara - Santa Ana

2.2.3.1 Geomorfología La zona donde se ubican la Bocatoma Amara - Santa Ana, corresponde a la parte baja de la cuenca del Río Ica, en su mayor extensión corresponde a una zona de terraza aluvial en su parte inicial y media, y la parte final corresponde a la zona del cauce actual del río Ica. Las unidades geomorfológicas locales son: Zona de terraza Esta terraza, es una zona plana o de ligera pendiente, su nivel está de 1.50 a 2.0 m, encima del cauce del río o de la zona de erosión que afectó el Fenómeno El Niño. Cauce del río Esta unidad geomorfológica se emplaza en la zona encausada del río Ica, es una superficie plana. 2.2.3.2 Litoestratigrafía A lo largo del emplazamiento de la Bocatoma Amara-Santa Ana, en superficie se han distinguido unidades geológicas del Cuaternario Reciente, compuestos por depósitos aluviales, sean rellenos (antrópicos), arenas y arenas limosas Qr-al (a), Limos Qr-al (L) y gravas y arenas Qr–al (g–a), y hacia la parte alta hacia la derecha de la zona de salida rocas volcánicas del Cretáceo Kis-q. (Grupo Kilmaná)

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2.2.3.3 Hidrogeología La hidrogeología está íntimamente ligada a la infiltración rápida de las aguas superficiales a través de los estratos aluviales del río, que están conformados por arenas, el límite impermeable es el basamento rocoso que se encuentra profundo, lo que hace que estos materiales aluviales representen a un acuífero importante. 2.2.3.4 Geodinámica externa La Bocatoma Amara - Santa Ana se encuentra ubicada en una zona plana, donde no se presentan fenómenos de geodinámica tipo deslizamientos, derrumbes, etc.

2.2.4

Geotecnia

2.2.4.1 Investigación de Campo El trabajo de campo, se inició con el reconocimiento del área de Investigación observando la topografía, el perímetro y la ubicación del terreno. Luego se procedió a la ubicación de las calicatas de exploración tomando en cuenta la ubicación de la bocatoma. Una vez reconocido el sistema de riego existente en el valle de Ica, (observando su ubicación, topografía, taludes de los canales de riego y el uso actual del terreno), se procedió a la ubicación de los puntos de exploración tomando en cuenta el área a evaluar, excavándose dos (02) calicatas de exploración a cielo abierto en forma rectangular de 1.20m x 2.00m hasta una profundidad de 3.00 m. La exploración estuvo definida por la profundidad activa del suelo, evaluada en función de los canales, bocatomas y estructuras hidráulicas a reconstruir a lo largo del sistema de riego existente en el valle de Ica; procediendo inmediatamente a registrar el PERFIL ESTRATIGRAFICO predominante en la exploración, identificando y clasificando visualmente los estratos existentes. Para obtener los parámetros de resistencia del suelo, se procedió a evaluar el perfil estratigráfico existente en las 02 calicatas exploradas, encontrándose que el área Investigada presenta un perfil estratigráfico heterogéneo donde predominan las arenas sean finas, gruesas. Luego se procedió a obtener dos (02) muestras inalteradas (en ambas tomas); a una profundidad promedio de 1.50 m de profundidad, las que debidamente protegidas se trasladaron al Laboratorio de Suelos de la FIC-UNICA para someterlas a Ensayo de Corte Directo y determinar los parámetros de resistencia que permitirán obtener la Capacidad de Carga por corte y por asentamiento. En el Cuadro N° 2.3, se muestra la ubicación e identificación de la calicata y/o excavación realizada para las investigaciones geotécnicas. 2.2.4.3 Ensayos de Laboratorio En el Laboratorio de Mecánica de Suelos, se realizó la identificación y clasificación de las muestras representativas y se procedió a ejecutar con ellas, la determinación de las propiedades físicas y mecánicas mediante Ensayos efectuados bajo normas y especificaciones correspondientes para estos casos (ASTM, ASSHTO, INTINTEC, Etc.). La relación de ensayos de laboratorio efectuados son:   

Contenido de Humedad Análisis Granulométrico Limite Líquido y Límite Plástico

ASTM D 2216 ASTM D 422 ASTM D 4318

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Cuadro N° 2.3 Ubicación e Identificación de Calicatas

IDENTIF.

UBICACIÓN

PROF. (m)

Bocatoma Amara

C - 75

15.00 m aguas arriba de la toma

3.00

Bocatoma Santa Ana

C - 76

20.00 M aguas arriba de la toma

3.00

ZONA

     

Clasificación de suelos (SUCS) ASTM D 2487 Densidades ASTM D 1556 Peso Específico ASTM D 854 Compactación Proctor Modificado ASTM D 1557 Ensayo de Corte Directo ASTM D 3080 Análisis Químico del contenido de sales abrasivas al concreto

2.2.4.4 Evaluación Geotécnica de la Bocatoma a) Perfil Estratigráfico Como resultado de la exploración de campo, de los Ensayos de Laboratorio e interpretación de los mismos, se elaboró el Perfil Estratigráfico correspondiente. El Primer Estrato, se encuentra desde el nivel de terreno y llega hasta una profundidad de 1.40 m. Corresponde a un estrato de suelo de color plomo claro, cuya matriz predominante es una arena mal graduada. El Segundo Estrato, se encuentra desde una profundidad que va desde los 1.40 m hasta una profundidad de 3.00 m. Corresponde a un Estrato de suelo plomo oscuro, cuya matriz predominante es una arena de grano fino. En el Anexo N° 04, se muestra el perfil estratigráfico encontrado. b) Granulometría Desde la superficie del lecho del río hasta una profundidad promedio de 1.40 m, el suelo predominante es una capa horizontal de arena gruesa media mal graduada de partículas cuya fracción granulométrica está constituida por 1.93 % de Gravas, 98.07 % de arenas. A nivel de cimiento, los suelos son granulares identificados como Arenas finas de origen eólico. Las fracciones granulométricas de estos suelos, corresponden a arenas 98.90% y finos 1.10%. En el Anexo N° 04, se muestran los resultados de los análisis granulométricos realizados. c) Clasificación El suelo predominante en la zona de estudio es identificada como Arena mal graduada no plástica en estado semidenso, clasificada como “SP”.

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d) Humedad y Densidad Natural La humedad natural del estrato predominante varia de 2.47% a 3.77% La densidad natural es de 1.58 t/m3. e) Peso Específico y Absorción El peso específico de la fracción < a la N° 4, es de 1.63. La absorción de la arena es de 0.82 %. En el Cuadro N° 2.4, se muestra un resumen de las características principales de los suelos encontrados. Cuadro N° 2.4

0.00 - 1.40 1.40 - 3.00

1.93 0.00

98.07 100.00

Límites Consistencia LL (%)

LP (%)

IP (%)

0.00 0.00

0.00 0.00

0.00 0.00

Densidad Natural (tn/m 3 )

Agregado Agregado Fino Grueso (%) (%)

Clasificación S UCS

C - 75, E - 1 C - 75, E - 2

Profund. (m)

P eso E specífico (gr/cc)

Excavación

Hum edad Natural (% )

Características de los Suelos Encontrados

2.47 3.77

---1.63

SP SP

----1.58

f) Resistencia Para la determinación de los parámetros de resistencia, se realizó un ensayo de corte directo a la muestra extraida de la calicata C-75, encontrándose los siguientes resultados:  Angulo de fricción  Densidad natural  Cohesión

: : :

Φ = 34° y Φ’ = 24.241°. 1.58 gr/cm3 0

En el Anexo N° 4, se muestra los resultados del ensayo de corte directo realizado. g) Ataque Químico Del análisis físico realizado a los suelos y agregados encontrados en la calicata C75, se observan los siguientes resultados: PH Cloruros Sulfatos Sales Solubles Totales

7.20 335.84 ppm 100.00 ppm 591.40 ppm

Evaluando los resultados de laboratorio con los valores de la Tabla N° 01 y las normas peruanas de estructuras concluimos que se puede esperar un leve ataque al concreto por lo que se recomienda emplear Cemento Portland Tipo I.

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Tabla N° 01

Presencia en el suelo de:

*

SULFATOS

*

CLORUROS

p.p.m. 0 - 1,000 1,000 - 2,000 2,000 - 20,000 > 20,000 >

** SALES SOLUBLES TOTALES

Grado de alteración Leve Moderado Severo Muy severo

6,000

Perjudicial

> 15,000

Perjudicial

Observaciones Ocasiona un ataque químico al concreto de la cimentación Ocasiona problemas de corrosión de armaduras o elementos metálicos Ocasiona problemas de pérdida de resistencia mecánica por problema de lixiviación.

* Comité 318-83 ACI ** Experiencia existente

2.2.5

Materiales de Construcción Para desarrollar este ítem, se ha tomado como referencia la información existente en el tomo 1.3 “Geología y Geotecnia”, del estudio definitivo para el “Control de Desbordes e Inundaciones del Río Ica y Quebrada Cansas/Chanchajalla”, que fuera desarrollado entre los años 1999 - 2002 y que abarco todo el valle de Ica. En este numeral, se mostrarán los resultados de la exploración realizada para:    

Agregados para concreto. Materiales para relleno. Cantera de rocas. Agua para concreto.

2.2.5.1 Agregados para Concreto a) Área de Préstamo Yaurilla - Parcona La cantera de agregados para concreto, se encuentra en Yaurilla – Parcona, el cual es un área de préstamo que se ubica a 6.00 km. de la ciudad de Ica, de las cuales 2.70 km están asfaltados el resto es por una trocha carrozable en regular estado de conservación. Corresponden a depósitos proluviales (cono deyectivo), en terrenos de muy suave pendiente, constituidos por gravas arenosas subangulosas limpias. Esta cantera, se encuentra a una distancia promedio de 78.00 km de la bocatoma Amara - Santa Ana. Esta área de préstamo esta en actual explotación, existiendo bancos donde se puede observar claramente que el espesor en dicha área de préstamo, supera los 5.00 m de espesor. El volumen estimado es el siguiente: Área Espesor útil Volumen bruto Volumen efectivo

: : : :

1000000.00 m2 5.00 m 5000000.00 m3 4000000.00 m3 (20% castigo)

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b) Área de Préstamo Sacta 1 y Sacta 2 Se encuentra al Sur de la ciudad de Ica, a 23.50 km aproximadamente, partiéndose de dicha ciudad y dirigiéndose por la Carretera Panamericana Sur que es asfaltada, se llega al km 325.50 donde se encuentra el desvío a la derecha y en una longitud de 2.50 km se llega a la zona de préstamo Sacta 1 y Sacta 2, al pie de los cerros de la zona. Corresponden a depósitos proluviales de cono deyectivo, donde la pendiente es suave y se nota que la zona es explotada ocasionalmente. Se observan bancos superiores a 5.00 m de espesor. Esta cantera tiene dueño. Esta cantera, se encuentra a una distancia promedio de 52.00 km de la bocatoma Amara - Santa Ana. Se ha calculado el volumen de dicha zona, con los siguientes resultados: Volumen bruto Volumen efectivo

75000.00 m3 60000.00 m3 (20% castigo)

: :

c) Área de Préstamo Paraya Se encuentra al Sur de la ciudad de Ica, a 26.00 km aproximadamente, partiéndose de dicha ciudad y dirigiéndose por la Carretera Panamericana Sur que es asfaltada, se llega a la zona por medio de a un desvío a la derecha por el km 332.00 y en una longitud de 1.75 km sobre una trocha en regular estado de conservación, se llega a la zona de préstamo Paraya, al pie de los cerros de la zona. Corresponden a depósitos proluviales de cono deyectivo, donde la pendiente es suave. En esta zona se presentan bancos superiores a 3.00 m de espesor. El acceso ha sido destruido siendo necesario habilitar un pase. Esta cantera, se encuentra a una distancia promedio de 45.00 km de la bocatoma Amara - Santa Ana. Se ha calculado el volumen de dicha zona, con los siguientes resultados: Volumen bruto Volumen efectivo

17500.00 m3 14000.00 m3 (20% castigo)

: :

2.2.5.2 Materiales para Rellenos Con la finalidad de obtener materiales que sirvan como rellenos, se puede usar la zona de préstamo descrita anteriormente para agregados. A estos rellenos los podemos catalogar como rellenos granulares limpios, estos materiales también se los pueden usar como filtros. El contenido de finos que pasa la malla Nº 200 es inferior al 5.00 %. 2.2.5.3 Canteras de Piedra para Gaviones Para el aprovisionamiento de fragmentos de roca que se requieren para las obras que contempla el Proyecto, se han considerado cuatro (04) yacimientos, los mismos que se describen a continuación: a) Cantera CRM-9 (Sacta) Ubicación

:

Se ubica a 23.50 km de la ciudad de Ica y a 5.00 km de la bocatoma La Venta. Se halla en una quebrada de cono deyectivo, de la margen derecha del Río Ica y corresponde a la misma zona identificada para agregados para concreto. Tiene dueño.

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Clasificación Tipo de roca Edad Estructura

: : : :

Explotación Volumen Distancia a la Obra Acceso

: : : :

Cantos Andesita. Cuaternaria. Depósito proluvial de cono deyectivo de quebrada, cantos subangulosos, tamaño máximo 20.00 cm. Selección y recolección. 6,000.00 m3 A 52.00 km de la bocatoma Amara – Santa Ana. La carretera afirmada llega a la zona de cantera.

b) Cantera CRM-10 (Paraya) Ubicación

:

Clasificación Tipo de Roca Edad Estructura

: : : :

Explotación Volumen Distancia a la Obra Acceso

: : : :

Se ubica a 26.00 km de la ciudad de Ica y a 10.00 km de la bocatoma La Venta. Se halla en una quebrada de cono deyectivo, en la margen derecha del Río Ica, corresponde a la misma zona identificada también para agregados para concreto y rellenos. Intrusiva Pórfido granítico. Paleozoico. Lecho. Depósito proluvial de cono deyectivo de quebrada, cantos subangulosos, tamaño máximo 30.00 cm. Selección y recolección. 7,000.00 m3 A 45.00 km de la bocatoma Amara – Santa Ana. Ha sido destruido siendo necesario habilitar un acceso.

c) Cantera CRM-11 (Pinilla) Ubicación

:

Clasificación Tipo de Roca Edad Estructura

: : : :

Explotación Volumen Distancia a la Obra

: : :

Se ubica a la margen izquierda del Río Ica a 200.00 m de la Bocatoma Pinilla km 3+328. Cantera que anteriormente ha sido explotada. Volcánica Andesita. Durásica. Masiva, se puede recuperar hasta un tamaño de 1.00 m, mayormente de 0.30 a 0.80. Voladuras 30,000.00 m3 A 48.00 km de la Bocatoma Amara – Santa Ana

2.2.5.4 Agua para Concreto y Otros Usos Es importante la valoración de la calidad de la calidad del agua par la mezcla del concreto debido a que sus constituyentes pudieran generar reacciones que ocasiones alteraciones perjudiciales tales como, retardo del tiempo de fraguado, reducción de resistencia, cambios volumétricos, desintegración, etc. El agua para las obras provendrá principalmente del río Ica o en su defecto la fuente será subterránea. En el Cuadro N° 2.4, se dan los resultados de ensayos físicos-químicos elaborados por la empresa ATA S.A., en el marco del estudio definitivo del PIP “Control de Desbordes e Inundaciones del Río Ica y Quebrada Cansas/Chanchajalla” y en el Cuadro N° 2.5, se muestran los límites permisibles.

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Cuadro N° 2.4 Resumen de Resultados de Análisis Físico/Químico FUENTE Determinaciones

Und.

PH

Río Ica La Achirana 7.61

Subterránea Santiago 7.25

Subterránea Paraya 7.46

Laguna 7.16

Conductividad eléctrica

US/cm

355.00

2,260.00

520.00

5,900.00

Sales Solubles Totales Carbonatos

p.p.m. p.p.m.

4.30

1,424.00 4.30

324.00 4.30

4,332.00 4.30

Bicarbonatos

p.p.m.

70.00

626.00

139.00

156.00

Sulfatos

p.p.m.

63.10

105.00

86.80

1,697.00

Cloruros

p.p.m.

20.40

282.00

12.60

1,068.00

Fuente:

Estudio Definitivo “Control de Desbordes e Inundaciones del Río Ica y Quebrada Cansas/Chanchajalla”

Cuadro N° 2.5 Análisis Físico – Químicos del Agua Límites Permisibles UNIDADES

LIMITE PERMISIBLE

pH

Unid.

entre 5.50 y 8.00

Sales Solubles Totales

mb/L

1,500.00

Carbonatos y Bicarbonatos

p.p.m.

máx. 1,000.00

Alcalinas

p.p.m.

máx. 600.00

Sulfatos (ión SO4)

p.p.m.

máx. 1,000.00

ENSAYO FISICOS

QUIMICOS

Cloruros (ión Cl)

2.3

CLIMATOLOGIA E HIDROLOGIA En este numeral, se presenta un resumen del estudio de “Climatología e Hidrología” desarrollado por el PETACC en el marco del estudio de factibilidad del proyecto “Control de Desbordes e Inundaciones del Rio Ica y Quebrada Cansas/ Chanchajalla” y que fuera proporcionado a los consultores.

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2.3.1

Climatología En base a la información disponible de la red meteorológica del SEHAMHI en la cuenca del río Ica al 2007, se analizan cinco parámetros: Precipitación, Temperatura, Humedad Relativa, Evaporación y Vientos. Esta información, corresponde a la cuenca del río Ica.

2.3.1.1 Precipitación La precipitación se analiza en el ámbito de la cuenca del río Ica: en la cuenca alta o tercio superior de la cuenca (estaciones pluviométricas Tambo, altitud, 3,080 m.s.n.m., y Santiago de Chocorvos, altitud 2,700 m.s.n.m.) y en la cabecera de Valle; es decir, inicio del Valle (estación Huamaní, altitud, 850 m.s.n.m.). a) Precipitación Anual La precipitación anual en la cuenca alta, analizada en un período uniforme común de 39 años (período: 1964-1977, 1980-1991, 1994-1998 y 1998-2007) para las Estaciones Tambo y Santiago de Chocorvos, reporta valores totales promedio de 376.77 y 219.50 mm, respectivamente. La máxima precipitación anual registrada en Tambo y Santiago de Chocorvos (1,030.10 y 678,20 mm), se registra en el año de 1972; la mínima precipitación total anual para las estaciones Tambo y Santiago de Chocorvos es de 17.30 mm en 1992 y 20.00 mm en 1963. Con respecto a la precipitación anual en Huamaní (850 m.s.n.m.), la cual alcanza un valor máximo de 59.10 mm en 25 años, es indicativo de la ubicación de la estación en el sector menos lluvioso de la cuenca. b) Precipitación Mensual Con respecto a la precipitación mensual en la cuenca alta, se distinguen nítidamente dos períodos: un período lluvioso que se inicia en octubre-noviembre y termina en abril-mayo, tipificándose como lluvias de verano y un período seco, que comprende de mayo-junio a setiembre-octubre. En el período lluvioso, ocurre en promedio el 90% de la precipitación total anual. El mes más lluvioso es marzo, registrándose valores promedio en Tambo 113.43 (valores extremos de 0.00 y 357.90 mm) y Santiago de Chocorvos 78.59 mm (valores extremos 0.00 y 489.00 mm), respectivamente. En la cabecera del valle, Huamaní, que es una zona seca, en el mes de mayor precipitación, ésta no alcanza a la media de 5.00 mm total mensual. c) Precipitación Máxima de 24 Horas La precipitación máxima en 24 horas reportada en Huamaní por el SENAMHI, para el período de registro 32 años (1974-2005), alcanza valores extremos en el mes de marzo de 23.0 y 50.40. No se dispone de datos en toda la década del noventa, que hubieran permitido apreciar las máximas en especial durante la ocurrencia del Fenómeno de El Niño 1997 – 1998; reportes correspondientes al Proyecto y Reconstrucción de los Sistemas de Riego y Drenaje del Valle Chancay Lambayeque, Estudio de Evacuaciones de Avenidas Extraordinarias (Consorcio SALZGITTER-LAGESA, 1983) acerca de este fenómeno en 1983, indican que durante su ocurrencia, la precipitación se concentra altitudinalmente de los 2,000 m.s.n.m. aproximadamente, hacia abajo; es decir, se podría asumir una distribución uniforme de la precipitación.

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2.3.1.2 Temperatura La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Huamaní en el período 1963 – 2007, alcanza un valor de 20.18° C, variando entre 16.38° C (julio) y 23.28° C (marzo). La temperatura media máxima anual es de 21.46° C, oscilando entre 25.45° C (marzo) y 19.01° C (julio). La temperatura media mínima anual es de 19.10° C, comprendida entre 21.20° C (enero) y 14.20 C (julio). En la estación Tambo, se empieza a registrar esta información desde el mes de enero del 2003, es decir se tiene registros de 05 años los cuales nos pueden dar una idea de esta variable. La temperatura media anual es de 11.35 °C, siendo la temperatura mínima media anual registrada de 10.58 °C, fluctuando entre 4.90°C en octubre y 11.05°C en enero y la temperatura media anual máxima registrada de 11.89 °C, variando entre 11.60°C en diciembre y 12.710°C en octubre. En la estación Santiago de Chocorvos, se tiene información desde el mes de enero del 2002 hasta diciembre del 2007. La temperatura meda anual es de 15.48 °C, la temperatura mínima media anual registrada de 15.34 °C, fluctuando entre 13.85°C en junio y 15.80°C en agosto y la temperatura media anual máxima registrada de 15.69 °C, variando entre 15.30°C en marzo y 16.75°C en junio. Del análisis de las temperaturas medias, se puede observar que estas varían con la latitud, es decir a mayor altitud menor temperatura. 2.3.1.3 Humedad Relativa En la estación Tambo, se tiene se tiene información completa correspondiente al período 2003 – 2005, los valores medios son estos tres años difieren significativamente; es así que en el año 2003 se tiene 82.25%, en el año 2004 se tiene 70.75% y en el año 2005 se tiene 61.96% de humedad relativa; en términos generales, la humedad relativa media anual promedio es de 71.65 En la estación Santiago de Chocorvos, se tiene información referida al período 2002 – 2005, de las cuales sólo se encuentra la correspondiente a los lo de dos años 2002 y 2005. La humedad relativa media anual promedio es de 78.62 La humedad relativa media anual promedio, registrada en Huamaní, para el período 1963-2005 (25 años de información completa), es de 72% (zona poco húmeda), con un rango de variación de 76% en julio y 70% en octubre y noviembre destacándose su variabilidad promedio tanto anual como mensual. La humedad relativa media máxima promedio está comprendida entre un 91% (febrero) y un 80% (noviembre). La humedad relativa media mínima promedio varía de 57% (setiembre) a 65% (mayo). 2.3.1.4 Evaporación En la estación Tambo, se tiene se tiene información correspondiente al período 2003 – 2007, de este período sólo el año 2003 tiene información completa. La evaporación promedio anual es de 98.09 mm. La evaporación promedio mensual fluctúa entre 68.60 mm (marzo) y 117.02 mm (agosto). La evaporación media anual mínima es de 89.98 mm, fluctuando entre 32.40 mm (febrero) y 98.20 mm en el mes de mayo. La evaporación media anual máxima es de 105.59 mm, fluctuando entre 90.40 mm (marzo) y 136.20°C (agosto). En la estación Santiago de Chocorvos, se tiene información referida al período 2002 – 2005. La evaporación total anual promedio es 1 583.6 mm; la evaporación promedio mensual fluctúa entre 190.98 mm (mayo) y 81.85 mm (marzo).

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La evaporación media anual mínima es de 124.08°C, fluctuando entre 38.70° mm (marzo) y 136.10 mm en el mes de mayo. La temperatura media anual máxima es de 105.59 mm, fluctuando entre 90.40 mm (marzo) y 136.20 mm (agosto). La evaporación total anual promedio (estación Huamaní) es de 1,666.70 mm; el período de registro comprende de 1963 a 2007 (21 años con información completa). La evaporación total oscila entre 1,154.10 y 1,970.90 mm anuales. A nivel mensual la evaporación total promedio varía entre 101.54 mm (junio) y 146.62 mm (diciembre). La evaporación total mensual máxima promedio, se ubica en un rango de oscilación de 240.40 mm (diciembre) y 151.00 mm (agosto). La evaporación total mensual mínima promedio, se ubica en un rango de oscilación de 56.40 mm (setiembre) y 93.10 mm (enero). 2.3.1.5 Vientos Se analizó, con datos de la estación Huamaní, el comportamiento del viento máximo (dirección y velocidad), para el período comprendido entre 1974 – 2007. La velocidad máxima anual del viento promedio es de 3.3 m/s, con una dirección SW, procedente del Océano. La velocidad mínima anual del viento promedio es de 0.80 m/s y la velocidad máxima anual del viento promedio es de 14.00 m/s. La estación pluviométrica de Tambo, tiene datos del período comprendido entre el 2003 – 2007 (05 años completos). La velocidad máxima anual del viento promedio es de 6.8 m/s, con una dirección NW. La velocidad mínima anual del viento promedio es de 3.0 m/s y la velocidad máxima anual del viento promedio es de 10.8 m/s. La estación pluviométrica de Santiago de Chocorvos, tiene datos del período comprendido entre el 2002 – 2007. La velocidad máxima anual del viento promedio es de 5.1 m/s, con una dirección NW. La velocidad mínima anual del viento promedio es de 4.1 m/s y la velocidad máxima anual del viento promedio es de 7.7 m/s. 2.3.2

Clasificación Climática de la Cuenca del Río Ica La cuenca presenta un clima que varía de per-árido y semi-cálido en la Costa a muy húmedo y frígido en la Sierra la precipitación pluvial que varía desde escasos milímetros, en la Costa, hasta un promedio 1 030 mm en el sector de la Cordillera (4 400 m.s.n.m.). La temperatura varía desde 21° C, en la costa hasta O° C en las altas cumbres y la humedad relativa de 70% en la Costa y 65% en la Sierra. Considerando el factor altitudinal de la cuenca podemos diferenciar cinco sectores climáticos. a) Clima Per-Arido y Semi-Cálido Sector menos lluvioso (sector seco) comprendido entre el litoral y el nivel altitudinal de los 1,500 a 2,000 m.s.n.m.; el promedio anual de precipitación, fluctúa alrededor de los 80 mm, notándose que se incrementa conforme se aleja del litoral. La temperatura varía entre 17° a 24°C, con un promedio anual, de 18°C, y una humedad relativa de 78%. b) Clima Semi-Arido y Templado Corresponde al sector comprendido entre los 2,000 a 3,200 m.s.n.m.; en esta área las lluvias son más abundantes, con un promedio de precipitación de 380 mm, aumentando con la altitud de humedad relativa de 67%.

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c) Clima Sub-Humedo y Frío Corresponde al sector altitudinal comprendido entre las costas de 3,200 a 3,800 m.s.n.m., la precipitación promedio es de 645 mm anuales y la temperatura promedio anual de 11° C, variando sus valores mínimos entre 1,9° a 2,6°C. En los niveles medio y superior de este sector, la ocurrencia de heladas es intensa. La humedad relativa de 65 a 67%.

2.3.3

Hidrología

2.3.3.1 Introducción Las limitaciones de la información hidrométrica en el río Ica, controlada en la estación La Achirana y caracterizada por ser el resultado de apreciaciones visuales para caudales mayores de 50 m3/s y no mediciones, orientaron las decisiones para el desarrollo del Estudio, hacia el modelamiento hidrológico de la cuenca. Para tal efecto, se utilizó el modelo HFAM (Hydrocomp Forecast and Analyisis Modeling), desarrollado por el Dr. Norman Crawford. Los detalles del estudio hidrológico se incluyen en el Tomo 2.3 “Climatología e Hidrología” del estudio de factibilidad del PIP “Control de Desbordes e Inundaciones del Río Ica y Quebrada Cansas/Chanchajalla”. A continuación se presenta una breve descripción del modelo, el proceso de simulación, su aplicación al río Ica, y los resultados obtenidos; en este caso, específicamente referidos a los caudales máximos, base – entre otros elementos de juicio técnicos - para el diseño de las obras hidráulicas propuestas. 2.3.3.2 El Modelo de Simulación Hidrológica H FAM El HFAM, es un modelo de simulación continua, que reproduce toda la historia hidrológica de una cuenca, basado en la asociación de tres grupos de datos (datos generales, los parámetros y las condiciones iniciales). Es un modelo físico capaz de simular caudales basados en las condiciones meteorológicas observadas (precipitación y evaporación) y en las características representativas tanto de la cuenca (condiciones del suelo, uso de la tierra, pendiente, altitud, etc.), como la red fluvial, longitud, pendientes del canal y de la superficie de inundación, coeficiente de tránsito y de Manning, dimensiones de la sección transversal del río principal y sus afluentes. Los datos a nivel diario que requiere el modelo son la precipitación y la evaporación; el dato a nivel horario es la precipitación. Los parámetros segmento que emplea el modelo (PWATER) son diecisiete, destacando entre ellos cinco, a los cuales el modelo es predominantemente sensitivo: Evapotranspiración de zona baja (LZETP), Almacenamiento nominal de la zona superficial (UZSN), Indice de capacidad de infiltración (INFILT), Inter-flujo subsuperficial (INTFW) y Recesión del flujo base (AGWRC). El modelo es una representación bastante precisa de los diferentes procesos hidrológicos que ocurren en la cuenca, y emplea un concepto nuevo de conjuntos difusos (fuzzy sets), para resolver el problema de la gran variabilidad en una cuenca del coeficiente de infiltración. El modelo permite hacer un seguimiento de las condiciones de humedad del suelo.

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2.3.3.3 El Proceso de Simulación El proceso de simulación consta de los siguientes pasos:  Preparación del modelo.  Preparación de la base de datos (la cuenca hidrográfica, la serie histórica de los caudales máximos diarios, las precipitaciones horarias, las evaporaciones de tanque Clase A).  Ingreso de datos en el modelo.  Proceso de calibración.  Generación de descargas máximas. 2.3.3.4 Aplicación del HFAM a la Cuenca del Rio Ica En la preparación del modelo, se establecieron los elementos que permiten al modelo representar bien, tanto la cuenca como el sistema o red fluvial que confluye para formar el río Ica. La cuenca del río Ica (desde sus nacientes, hasta las inmediaciones de la Bocatoma La Achirana), fue subdividida en 35 segmentos (N° 500 a 695), que en su conjunto abarcan una extensión de 2’465,225 km2. El período de simulación comprende desde el 01 de enero de 1964, hasta el 31 de diciembre de 2007 y la información de precipitación a nivel diario, corresponde a la registrada en las estaciones pluviométricas Huamaní y Santiago de Chocorvos; los datos de evaporación de tanque Clase A provienen de la estación San Camilo; como información de control para la calibración del modelo, se emplearon dos fuentes: las descargas observadas en el río Ica en La Achirana, para afinar las masas producidas, y la descarga máxima estimada por el método área pendiente que habría ocurrido en enero de 1998. No existiendo información de precipitación horaria, se convirtió la registrada a nivel diario en horaria, en base a tres curvas de distribución horaria o tres tormentas tipo. La calibración del modelo, entendida como un proceso de ajuste de los parámetros del modelo para que representen el comportamiento de la cuenca, se efectuó ajustando los caudales simulados con los observados, comparando los volúmenes simulados y observados. Los volúmenes acumulados simulados y observados, fueron 11,177 y 11,562 MMC; la diferencia entre los volúmenes simulados y observados, sería del orden del 3.44%, considerada aceptable. 2.3.3.5 Resultados Con la serie de descargas máximas generadas para el río Ica por el modelo HFAM (a la altura de La Achirana), se efectuó el análisis de eventos extremos máximos, empleándose las distribuciones teóricas como Gumbel, Log-Pearson, Log Normal, determinándose que dichos caudales se adaptan mejor a la primera distribución. Las descargas máximas obtenidas para el río Ica en la Achirana, para diferentes períodos de retorno, y en base a la distribución de Gumbel, se muestran en el Cuadro N° 2.9.

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Cuadro N° 2.9 Análisis de Frecuencias Distribución de Gumbel en la Cuenca del Río Ica

Periodo de Retorno Descargas Máximas Descargas Máximas (Años) (m³/s) - ATA. SA. (m³/s) - Actualización 2 152 72 5 262 198 10 334 282 20 403 362 50 493 465 100 561 543 200 628 620 500 716 722 1000 783 799 2000 850 876 10000 1010 1055 Fuente:

Estudio de Factibilidad “Control de Desbordes e inundaciones del rio Ica y Qda Cansas/Chanchajalla”

2.4

CAUDAL DE DISEÑO

2.4.1

Caudales Medio y Mínimo El caudal líquido medio de torrentes como el rio Ica es normalmente bajo ya que permanece seco gran parte del año (abril a noviembre).  El caudal medio del rio Ica de acuerdo a los estudios de la ONERN, sería del orden de los 10.00 m3/s.  El caudal mínimo del rio Ica es de 0.00 m3/s. Sin embargo, es importante indicar que el agua regulada por el sistema Choclococha proporciona un caudal medio de 7.00 m3/s entre los meses de octubre a diciembre y abril a mayo y se espera que con las obras de regulación concluidas del Sistema Choclococha (presa Tambo, colector Ingahuasi, rehabilitación de túneles y canal Choclococha), se tendría una caudal medio de 10.00 m3/s durante la época de estiaje.

2.4.2

Avenida Máxima Extraordinaria La determinación de este valor, debe estar concordante con la propuesta planteada en el estudio definitivo para el “Control de Desbordes e Inundaciones del Rio Ica y quebrada Cansas/Chanchajalla”, toda vez que en él se contempla el encauzamiento del cauce del rio Ica desde la bocatoma La Achirana hasta Ocucaje y un conjunto de pozas de regulación que atenuaran el caudal máximo considerado hasta un caudal que pueda transitar libremente por la ciudad de Ica (tramo urbano).

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De acuerdo a los resultados de la simulación hidráulica efectuada y considerando la atenuación generada por las pozas de regulación, el caudal que debe transitar por el rio Ica debe ser el siguiente (Cuadro N° 2.10) Cuadro Nº 2.10 Caudal Máximo de Diseño del Río Ica Para la Avenida Máxima

Tramo

53+933 – 53+650 53+650 – 50+150 50+150 – 49+950 49+950 – 48+900 48+900 – 45+800 45+800 – 43+600 43+600 – 39+500 39+500 – 37+850 37+850 – 32+849 32+849 - 1+200 (1)

Caudal Máximo (m3/s) 783 565 622 552 414 443 458 410 456 456/363 (1)

Longitud del tramo (m) 283 3500 200 1050 3100 2200 4100 1650 5001 31649

456 m3/s para período de retorno 1000 años y 363 m3/s para período de retorno 100 años

La bocatoma Amara se diseñará para un caudal correspondiente a un período de retorno de 1000 años; es decir, 456.00 m3/s considerando un bordo libre mínimo (0.30 m). La disminución de la altura de los muros de encauzamiento correspondiente a un caudal cuyo período de retorno sea de 100 años, es casi similar a la planteada no habiendo variaciones significativas. 2.4.3

Caudal de Captación El caudal de captación, está en función de la cedula de cultivos propuesta y la superficie de terreno considerada y en particular con la oportunidad de riego. Para nuestro caso, este dato ha sido proporcionado por el PETACC y es el siguiente: a) Captación Amara b) Captación Santa Ana

2.5

6.00 m3/s 12.00 m3/s

RIESGO SISMICO El PETACC, actualizó el estudio de riesgo sísmico elaborado en el marco del estudio de factibilidad y definitivo del proyecto para el “Control de Desbordes e Inundaciones del Río Ica y Quebrada Cansas/Chanchajalla” cuyas conclusiones pasaremos a transcribir. a)

El riesgo es cualitativamente alto considerando que el área del proyecto está sujeta a una continua evolución dentro del proceso de subducción.

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b)

De acuerdo a la sismotectónica y a la historia sísmica del área, continuarán ocurriendo fuertes terremotos de subducción. c) El análisis estadístico de los datos instrumentales indican que el evento más fuerte que podría ocurrir en más de 100 años sería de una magnitud de 8.0 Ms. d) Cuatro terremotos con magnitudes 6.0 se esperan en los próximos 50 años. Esta estimación puede oscilar, produciéndose menos eventos de magnitud mayor o mas eventos de menor magnitud. El rango estaría entre 5.75 y 6.5 Ms. Así mismo se esperan 3 sismos de magnitud 7.0 y dos de 7.5 considerando los mismos argumentos de oscilación en relación a la magnitud. e) No hay peligro de ocurrencia de un sismo de magnitud 8.0 en los próximos 50 años. f) Las intensidades generadas por la ocurrencia de dos sismos grandes 2001 y 2007 en el área de influencia para el estudio han generado intensidades máximas de VI en la escala de Mercalli Modificada en la zona de interés. Esta intensidad no representa mayor efecto destructivo. g) Las máximas intensidades esperadas para los próximos 50 y 100 años estarán en el orden de VII y VIII en la escala de Mercalli Modificada respectivamente. h) Las máximas aceleraciones esperadas en la zona del proyecto será de 0.256g y 0.317g para 50 y 100 años de periodo de retorno respectivamente. i) Para efectos de diseño se recomienda tomar en cuenta riesgos de 100 a mas años. j) La aceleración máxima que produjo el sismo del 15 de agosto de 2007 se encuentra dentro de lo estimado en el presente estudio para un periodo de retorno de 100 años. k) La aceleración registrada en la estación de Parcona en el sismo del 15 de agosto de 2007, está en el orden de lo estimado para 400 años en el presente estudio. Se concluye que este valor puede ser asumido para 100 años considerándose que el suelo es basamento rocoso o suelo firme. l) Considerando la historia sísmica de la región, se puede concluir que los resultados obtenidos de las aproximaciones probabilísticas son razonables para los intervalos de recurrencia considerados. m) Para efectos de diseño se recomienda utilizar los valores determinados para periodos de 100 años.

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CAPITULO III DISEÑO DE ESTRUCTURAS HIDRAULICAS 3.1

DISEÑO DE BOCATOMA

3.1.1

Cálculo Hidráulico

3.1.1.1 Consideraciones de Diseño La bocatoma Amara - Santa Ana, será una captación del tipo barraje fusible que operará principalmente durante la época húmeda (Diciembre-Marzo) el barraje fusible, está compuesto por un dique de tierra de 1.00 m de alto el cual será repuesto anualmente a fin de que por la estructura pueda transitar hasta 456.00 m3/s, caudal correspondiente a la futura capacidad del río Ica en tramo urbano. Los caudales de diseño adoptados son: • • •

Caudal de derivación Amara = 6.00 m3/s Caudal de derivación Santa Ana = 12.00 m3/s 3 Avenida de Diseño = 456.00 m /s, correspondiente a la avenida milenaria.

El desarrollo del proyecto contempla dos escenarios, los cuales se han analizado en el presente informe y detallamos a continuación: 3.1.1.2 Características Actuales del Tramo del Río Ica El tramo del río Ica donde se ubicará la bocatoma es un tramo con un ancho medio de 22.00 m y una pendiente media de 0.20%. El material del lecho está compuesto por arenas de diámetro medio de 0.16 mm, presenta planicies con cobertura de vegetación arbórea. La captación propuesta se ubicará a 230.00 m aguas arriba de la captación actual del canal Santa Ana y a 20.00 m aguas abajo de la captación Amara existente.

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En la Figura N° 3.1, se observa el tramo donde se ubicará la captación proyectada y su ubicación relativa con respecto a las tomas existentes.

Figura N° 3.1 Captación Amara - Santa Ana Captación Santa Ana Existente Bocatoma proyectada

Captación Amara Existente

En la figura, se observa que la captación Amara es una toma directa ubicada al ras del lecho sin un barraje de captación. La toma Santa Ana es una desviación completa del río Ica efectuada con un muro de contrafuertes. En la Figura N° 3.2 se muestra una vista de la captación tomada desde la margen izquierda. Dado que la captación se realiza al nivel del lecho, el actual canal Amara - Santa Ana recibe una cantidad considerable de material sólido. Esto sumado con la baja pendiente del canal en su tramo inicial determine que en dicho tramo se evidencie un proceso de sedimentación de consideración. 3.1.1.3 Altura de la Ventana de Captación. La altura de las ventanas de captación ha sido determinada en base a los siguientes criterios: Evitar el ingreso de sólidos a las estructura colectoras y permitir la captación de los caudales requeridos.

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Figura 3.2

Captación Santa Ana

Captación Santa Ana Existente

Flujo

De esta manera se han fijado una altura de 0.50 m para el umbral del canal Santa Ana y de 0.50 m para el umbral del canal Amara.

Figura 3.3

Esquema de la ventana de captación

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3.1.1.4 Cámara de Carga o Desripiador Después que el agua rebosa el umbral de las ventanas de captación, es necesario atrapar o decantar el material que ha podido pasar a través. A esta estructura que realiza la decantación y aquietamiento del agua antes que éste ingrese a la zona de compuertas de regulación, se le conoce como cámara de carga, cámara de decantación o desripiador.

Figura N° 3.4

Esquema del Desripiador

a) Toma Amara El ancho recomendado estará en función de la longitud del resalto en el canal. Tirante crítico, antes decantador (sección 1) Yc0 = 0.528 m Vc0 = 2.278 m/s Por conservación de energía entre 1 y 2, tenemos: Y1= 0.319, y el tirante conjugado será: y2 

y1 2



y1 4

2



2 g  y1

(q)

2

Y2=0.814 m

Por recomendaciones la longitud del salto será: L = 1.584 ≈ 1.60 m La pendiente del canal de limpia deberá ser tal que genere una velocidad apropiada de limpieza, mediante:

SC 

n 2 . g 10 / 9 / q 2 / 9

q = Descarga unitaria por unidad de ancho = 1.87 m3/s/m. n = Coeficiente de rugosidad de Manning = 0.027 g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2).

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Sc = 0.009 (mínima)



Se asumirá

S = 0.02

b) Toma Santa Ana El ancho recomendado estará en función de la longitud del resalto en el canal. Tirante crítico, antes decantador (sección 1) Yc0 = 0.669 m Vc0 = 2.562 m/s Por conservación de energía entre 1 y 2, tenemos: Y1= 0.425 y el tirante conjugado será: y2 

y1 2



y1 4

2



2 g  y1

(q)

2

Y2=0.993 m

Por recomendaciones la longitud del salto será: L = 2.787 ≈ 2.80 m La pendiente del canal de limpia deberá ser tal que genere una velocidad apropiada de limpieza, mediante:

SC 

n 2 . g 10 / 9 / q 2 / 9

q = Descarga unitaria por unidad de ancho = 2.14 m3/s/m. n = Coeficiente de rugosidad de Manning = 0.027 g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2). Sc = 0.002 (mínima)



Se asumirá

S = 0.011

3.1.1.5 Altura de Compuertas Móviles La altura de las compuertas móviles se ha determinado a fin de que puedan proveer la carga necesaria para que ingresen los caudales de diseño de 12.00 m3/s hacia la ventana de captación del canal Santa Ana y de 6.00 m3/s hacia la ventana de captación del canal Amara. Las cargas necesarias para que ingresen los caudales de diseño de 12.00 m3/s y 6.00 m3/s, han sido determinadas a partir sucesivas aplicaciones de las ecuaciones de la energía y continuidad entre las secciones de interés 4, 3, 2, 1 y 0 ubicadas a lo largo de los canales de derivación Santa Ana y Amara respectivamente. En la Figura N° 3.5 y 3.6, se muestra el perfil longitudinal del sistema colector y el procedimiento de cálculo se presenta en el Anexo N° 01. Finalmente se adopta una altura de compuerta de 2.15 para la compuerta móvil.

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Figura 3.5 Perfil longitudinal del sistema colector canal AMARÁ - Secciones para balances de energía.

0

1

2

3

4

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Figura 3.6 Perfil longitudinal del sistema colector canal SANTA ANA - Secciones para balances de energía.

4

3

2

1

0

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Cuadro N° 3.1 Resultados para la Altura de Compuerta y Toma en Canal de Conducción - Santa Ana Sección

Tirante (m) 1.25

Velocidad (m/s) 2.91

4

Canal de conducción (Yc)

3

1.39

2.40

1.41

2.43

1

Compuerta Aguas arriba de la rejilla de ingreso Ingreso toma

1.49

2.30

0

Río

2.15

1.58

2

3.1.1.6 Diseño de Altura de Muros. La altura de los muros de la captación ha sido determinada adicionándole un borde libre de 0.50 m al nivel máximo de la crecida de periodo de retorno de 1000 años. El cálculo de los niveles de agua se presenta en el Anexo N° 01. 3.1.1.7 Longitud de Transición en el Río. El cambio de sección de trapezoidal a rectangular en el río y viceversa, respetará las recomendaciones de diseño de transiciones. El ángulo recomendado es de 12.5º, por tanto la longitud de transición no será menor a 17.0 m, habiéndose adoptado 17.50 m. Los cálculos se muestran en el Anexo N° 01. 3.1.1.8 Desarenador Se ha dimensionado un desarenador para en el canal Santa Ana el cual tiene una longitud de 82.00 m y un ancho de 3.30 m, siendo la altura variable comenzando en 1.60 m y terminando en 3.36 m. el diámetro del material a sedimentar a sido considerado en 0.50 mm. En el Anexo N° 01, se muestran los dimensionamientos respectivos. 3.1.1.9 Obras de Encauzamiento y Defensas Ribereñas Se han proyectado obras de encauzamiento del río Ica tanto aguas arriba como aguas abajo de la captación. La cota máxima de las obras de encauzamiento ha sido determinada adicionándole un borde libre a las elevaciones máximas determinadas en el análisis de perfil de flujo efectuado para la avenida de diseño (Q = 456 m3/s). El cálculo de los niveles de agua se presenta en el Anexo N° 01. 3.1.1.10 Trabajos de Acondicionamiento de Barraje Existente en Toma Santa Ana Se ha verificado que de mantenerse el barraje actualmente existente en la toma Santa Ana, al ocurrir la avenida de diseño (Q=456 m3/s) se desarrollaría un remanso que afectaría las instalaciones de la captación. Por dicho motivo se ha planteado realizar trabajos de acondicionamiento en el barraje actualmente existente.

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Se plantea que dicho trabajo debe ser realizado como parte de un estudio específico ya que su implementación requiere de información geotécnica y geológica más detallada de la actualmente disponible. El planteamiento principal consiste en la reducción de la altura del barraje en 1.22 m. Esto permitirá eliminar el remanso que de otro modo se generaría sobre las instalaciones propuestas ante el paso de la avenida de diseño. El estudio detallado de este planteamiento debe incluir el reforzamiento del pie del barraje ante la posible socavación que ocurriría al verter la avenida de diseño sobre el barraje. 3.1.1.11 Perfil de Flujo. a) Modelo Numérico de Flujo de Agua Los niveles máximos de agua correspondientes a las avenidas de diseño se obtuvieron mediante la aplicación del modelo HEC – RAS versión 3.1.3 del Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos. El modelo matemático utilizado corresponde a un flujo unidimensional, no uniforme, permanente y de lecho fijo. El modelo se basa en la aplicación de la Ecuación de la Energía:

Z2 

P2



2

V22 P V2  Z1  1  1 1  E 2g  2g

Donde: Zn + Pn (m) Vn (m) tramo. α1, α2

: :

Nivel del pelo de agua en los extremos del tramo. Velocidad media en la sección mojada en los extremos del

:

g E (m)

: :

Coeficiente de la no-uniformidad de distribución de las velocidades en la sección mojada. Gravedad Total de pérdidas de energía en el tramo del curso de agua considerado en el cálculo, de una longitud L.

b) Coeficiente de Rugosidad Se ha utilizado un valor de coeficiente de Manning de n=0.015 para las secciones con concreto y un valor de n = 0.027 para lecho natural. Los valores escogidos de rugosidad han sido adoptados sobre la base de publicaciones técnicas reconocidas para casos similares y la experiencia del consultor. Los valores escogidos de rugosidad han sido adoptados sobre la base de publicaciones técnicas reconocidas para casos similares y la experiencia del consultor. c) Pérdidas Locales El cálculo de las perdidas locales por contracción o expansión se ha realizado empleando los coeficientes de pérdidas mostrados en el Cuadro N° 3.2.

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Cuadro N° 3.2 Coeficientes de Pérdidas Locales Flujo Sub-crítico

Flujo Supercrítico

Secciones Contracción Secciones comunes Secciones con puente

Expansión

Contracción

Expansión

0.1

0.3

0.05

0.1

0.3

0.5

-----

-----

d) Condiciones de Borde Dado que no se conocía a priori el régimen de flujo del río se realizó la simulación para la condición de flujo mixto. Se adoptó como condición de borde de aguas abajo la condición de tirante crítico y como condición de aguas arriba se adoptó la condición de tirante normal. e) Resultados de la Simulación En el Cuadro N° 3.3, se presentan los resultados de la simulación en dos secciones en las inmediaciones de la captación. Los resultados totales se muestran en el Anexo N° 01. Cuadro N° 3.3 Resultados HECRAS en Secciones Ubicadas en la Bocatoma Q= 456 m3/s

Sección

Cota de Piso (m)

Caudal (m3/s)

Velocidad (m/s)

Ancho superficial (m)

# Froude

Tirante (m)

0+218.2

274.0

456.00

3.87

28.00

0.60

4.28

0+212.7

274.0

456.00

3.90

28.00

0.61

4.23

En el Anexo 01, se muestran los resultados de la simulación en la totalidad de las secciones analizadas. En la Figura 3.7, se muestra la sección del cauce dividida con cinco (05) pilares de 0.60 m de ancho. (Sección transversal en la progresiva 0+215.00) En la Figura 3.8, se presenta el perfil de flujo representativo para la avenida de 1000 años de periodo de retorno a lo largo del tramo analizado. 3.1.1.12 Socavación General Se estimó la socavación general que podría ocurrir en el tramo analizado ante el paso de la avenida de 1000 años de periodo de retorno. Los cálculos efectuados con el método de Lichtvan Levediev se presentan en el Anexo N° 01. La mayor socavación general alcanzaría un valor de 6.50 m.

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Figura N° 3.7

Sección del Cauce Dividida con Cinco Pilares

Figura N° 3.8

Perfil Hidráulico del Río Ica

3.1.1.13 Análisis de Tubificación Debido a que durante la operación de la captación se generara un desnivel entre las cotas del agua entre las secciones ubicadas aguas arriba y aguas abajo del barraje móvil se ha realizado la verificación del potencial de tubificación en el material de fundación del barraje. El análisis ha sido realizado mediante los métodos de Lane y Bligh y el detalle de los cálculos se muestra en el Anexo N° 01.

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3.1.2

Cálculo Estructural

3.1.2.1 Generalidades La presente memoria corresponde al proyecto de estructuras para la construcción de la Bocatoma Amara-Santa Ana para la derivación de agua del Rio Ica y que involucra las zonas de encausamiento, embalse, derivación y las estructuras de medición respectivas. La Bocatoma tiene las siguientes Características:  El ancho del encausamiento es de 28.00 m  La altura de los muros en la zona de compuertas es de 5.00 m  La Derivación y medidor son canales revestidos. La Fundación de la Bocatoma está basada en una estructura conformada por una cama de piedra emboquillada con mortero de 0.30 m y con solado de 0.10 m, sobre esta una losa de concreto armado: de 0.40 m para las zonas de transición y de 0.70 m para la zona de compuertas. Los muros se han preparado soportar el empuje de tierras y de agua y una sobrecarga transitoria por mantenimiento. 3.1.2.2 Normas de Referencia RNC-2006 ACI – 318 AISC

===> Reglamento Nacional de Construcciones. ===> American Concrete Institute – Concreto Estructural. ===> American Institute Steel Construction.

3.1.2.3 Materiales Resistencia a compresión del concreto Concreto Simple Esfuerzo de fluencia del acero

f’c f’c fy

= = =

210 kg/cm2 100 kg/cm2 4200 kg/cm2

3.1.2.4 Cargas a) Cargas Permanente Constituidas por el peso propio de la estructura y por el peso de todos los elementos constructivos fijos e instalaciones permanentes. Peso propio γc = 2.40 t/m3

Concreto armado Peso de materiales

γw = 1.00 t/m3 γr = 1.90 t/m3 γg = 1.80 t/m3 γrs = 1.96 t/m3 γs = 7.85 t/m3

Agua Relleno compactado Grava y gravilla Relleno saturado Acero Empuje lateral estático Angulo de fricción interna

Ø

= 31°

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Coeficiente de suelo en reposo Coeficiente de empuje activo Coeficiente de empuje pasivo

Ko = 1 - sen Ø = 0.47 Ka = tg (45° - Ø/2) = 0.31 Kp = tg (45° - Ø/2) = 3.25

El ángulo de fricción interna variará de acuerdo al estudio geotécnico. Presión hidrostática

= γw H2w / 2

PH

(a 1/3 Hw)

b) Sobrecargas Cargas de construcción y mantenimiento

Wc = 1.08 t/m2

Equivalente a 0.60 m de relleno:

(suple a sobrecarga vehicular pesada ) Impacto

I = 30% c) Cargas Dinámicas Fuerzas de inercia en la estructura  Coeficiente sísmico horizontal  Coeficiente sísmico vertical

CH CV

= =

0.20 0.00

Empuje lateral por sismo Variará de acuerdo a los datos del estudio geotécnico. a)

Coeficiente dinámico de presión activa

KaE =

cos2 (Ø -  - i) cos  cos2 i cos (i +  + ) * (A)

 (A) = 1  

sen   sen        cosi     cosi    

=

0.44

2

 = Angulo de fricción interna i = Angulo de inclinación del muro con la vertical ß = Angulo de inclinación del relleno con la horizontal

(CH )

= = =

32° 0° 0

=

tg-1 1  C V

=

11.31

=

Angulo de fricción entre el muro y el relleno

=

0.00°

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b)

Incremento dinámico de presión activa  KaE = KaE - Ka

c)

(punto de aplicación a ⅔h)

cos2 (Ø + i - ) cos  cos2 i cos ( - i + ) * (B)

 sen   sen       (B) = 1   cosi     cos  i   

= 2.87

2

Decremento dinámico de presión pasiva

 KPE = KPE - KP e)

0.13

Coeficiente dinámico de presión pasiva KPE =

d)

=

(punto de aplicación a 2/3h)

= - 0.38

Presión hidrodinámica

PWE =

7 CH 12

γw x H2w

(a 0.40 Hw)

= 0.105 H2w

3.1.2.5 Acciones Térmicas a) Variación de temperatura Estructuras expuestas a la intemperie y radiación solar:  40°  20° Estructuras enterradas: b) Coeficientes de dilatación Concreto armado:

0.000011 m/m C°

3.1.2.6 Datos Característicos del Suelo La capacidad soporte variará de acuerdo al estudio geotécnico.

3.1.2.7 Estabilidad Factores de Seguridad

Volteo Deslizamiento

Condición

Condición

2.00 1.50

1.50 1.25

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3.1.2.8 Materiales a) Concreto Resistencia característica f c' = 210 kgf/cm2 Módulo de elasticidad Ec = 218,820 kgf/cm2 Coeficiente de Poisson  = 0.15 b) Acero de Refuerzo Resistencia característica fy = 4,200 kgf/cm2 Módulo de elasticidad Es = 2’040,000 kgf/cm2 Recubrimientos Tipo a) b) c)

Concreto expuesto al terreno o al agua Concreto no expuesto al terreno o al agua Concreto expuesto a la erosión por velocidad del agua c.1) V = 3 m/s c.2) V = 6 m/s c.3) V = 9 m/s c.4) V = 12 m/s

I (cm) 5.0 4.0 6.5 7.5 9.0 10.0

3.1.2.9 Método de Diseño El método de diseño empleado es el método por estados límites de Diseño (LRFD). a)

Combinaciones de carga LRFD Carga Muerta + Viva CT = 1.4D + 1.7L Carga Muerta + Viva + Sismo CT = 1.25D + 1.25L + E CT= 0.9 D + E Carga Muerta + Viva + Presión de Tierra CT = 1.4 D + 1.7L + 1.7H CT = 1.0 D + 1.7 H Carga Muerta + Viva + Acciones Térmicas CT = 0.75(1.4D + 1.7L + 1.4 T)

b) Durabilidad Adicionalmente a las cargas amplificadas, están serán incrementadas por un coeficiente de durabilidad.

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Por Flexión Por Tracción Por Corte Compresión

: : : :

1.30 1.65 1.3 (Vu-0.85Vc) 1.00

3.1.2.10 Refuerzo Mínimo por Temperatura a)

b)

c)

Distancia entre juntas iguales o menores que 9.10 Una capa Dos capas

: :

0.30 % cara adyacente al terreno 0.10 % cara expuesta a heladas ó a luz solar 0.20 % Distancia entre juntas mayores que 9.10

Una capa

:

0.40 %

Dos capas

:

cara adyacente al terreno 0.15 % cara expuesta a heladas ó a luz solar 0.25 %

Espesor máximo para el cálculo del refuerzo mínimo tmáx = 37,5 cm

3.1.2.11 Refuerzo Mínimo por Flexión ASmin = 0,33 % bd

3.1.2.12 Control de Deflexiones a)

Mínimo espesor de vigas y losas unidireccionales Tipo Simplemente apoyadas Voladizos Dos apoyos continuos Un apoyo continuo

b)

Vigas

Losas

L/16 L/8 L/21 L/18

l/20 l/10 l/28 l/24

Máxima deflexión admisible calculada -

Deflexión inmediata debida a carga viva Deflexión de larga duración debida a carga sostenida más inmediata debido a carga viva

=

l/180

=

l/240

En el Anexo N° 02, se muestra el resumen de los cálculos efectuados para muros de diferentes alturas.

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3.2

DISEÑO DE CANALES Y OBRAS DE ARTE

3.2.1

Diseño de Canales

3.2.1.1 Cálculo del Tirante de Agua El cálculo de los tirantes de agua en el canal Santa Ana, se realizará en régimen permanente empleando la conocida ecuación Manning empleando el criterio de máxima eficiencia hidráulica. El software a aplicar es el programa HCanales y la ecuación de Manning es: Q=

AR

S n

Donde: Q = Caudal (m3/s). A = Área Hidráulica (m2). R = Radio hidráulico (m). S = Pendiente longitudinal o pendiente de la línea de energía. n = Coeficiente de rugosidad de Manning. En un canal de sección constante, de un tipo de revestimiento definido y con un determinado caudal, todas sus características del flujo están definidas y tienen una estrecha relación con el tirante de agua. Para los canales Amara y Santa Ana, se conoce el caudal de diseño (Q), el tipo de revestimiento que determina la rugosidad (n) y la pendiente del canal (S) que depende de la topografía. Por lo que la ecuación de Manning se puede escribir de la siguiente manera: Qn S

= AR

Al reemplazar los términos del área y el radio hidráulico en la ecuación de Manning, la única incógnita es el tirante y. Qn S

=

b + Zy y

b + Zy y b + 2y√1 + Z

Donde: Q = Caudal (m3/s). n = Coeficiente de rugosidad. S = Pendiente longitudinal.

b = Ancho de fondo de canal (m). y = Tirante de agua (m). Z = Talud del canal.

a) Canal Santa Ana En la figura N° 3.9, se muestra la pantalla de trabajo del programa HCanales con los resultados encontrados para la serie de datos considerados.

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Figura N° 3.9

Resultados Para el Canal Santa Ana

b) Canal Amara En la figura N° 3.10, se muestra la pantalla de trabajo del programa HCanales con los resultados encontrados para la serie de datos considerados.

Figura N° 3.10

Resultados Para el Canal Amara

3.2.1.2 Dimensionamiento del Canal Con los datos de la sección transversal y tirante de agua calculados, faltaría determinar el borde libre y la altura total del canal. Canal Santa Ana Canal Amara

H = H =

1.60 m 1.40 m

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3.2.2

Desarenador Santa Ana

3.2.2.1 Consideraciones de Diseño Para el diseño del desarenados Santa Ana, se ha tomado en consideración los siguientes parámetros de diseño: a) b) c) d)

Diámetro de sedimentación Velocidad de caida de la partícula Factor de seguridad Componente normal de turbulencia

D w F u

= = = =

0.50 mm 5.40 cm/s 1.10 0.00821 m/s

3.2.2.2 Cálculo de la Longitud del Desarenador Las dimensiones asumidas del desarenador, corte longitudinal y ancho, se muestran en la figura 3.11.

Figura N° 3.11

Geometría del Desarenador

Cálculo del área hidráulica y velocidad Area 1 = Area 2 = Area 3 =

2.25 x 3.30 = 2.63 x 3.30 = 3.01 x 3.30 =

7.43 m2 8.68 m2 9.93 m2

Velocidad 1 = 12.00 / 7.43 = 1.62 m/s Velocidad 2 = 12.00 / 8.68 = 1.38 m/s Velocidad 2 = 12.00 / 9.93 = 1.21 m/s Cálculo de la longitud del desarenador: =

∗

L = 79.26

80.00 m

Determinación del tiempo de caida de las partículas =

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tL = 57.97 s = tw = 57.43 s t L > tw



OK!

Dimensionamiento de la compuerta de limpia =

2

Area de la compuerta Coeficiente de descarga Altura de carga Número de compuertas Caudal de descarga

A Cd H N Q

= b x h = 0.90 x 0.70 = 0.60 = 3.16 m = 2 = 5.95 m3/s

Cálculo de la velocidad crítica de movimiento de sedimentos = 1.50 ∗

∗

/

Para arenas y gravas Diámetro de partículas a mover Velocidad crítica

C = 4.50. d = 50.80 mm = 0.051 m Vc = 1.52 m/s

Cálculo de la velocidad de salida aguas debajo de la compuerta

Q = 5.95 m3/s y1 = 3.51 m a = 0.70 m Cd = 0.59 (Tablas)

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Cv = 0.96 + 0.0979*a/y1 Cv = 0.98 Cc = 0.5*(a/y1)*(Cd/Cv)2 + ((0.5*(a/y1)*(Cd/Cv^2)2 + (Cd/Cv)2)(1/2) Cc = 0.62 y2 = Cc*a y2 = 0.43 m V2 = Q/A2 V2 = 7.68 L1 = a/Cc L1 = 1.14 m y3 = 1.96 m (Tirante Conjugado) V3 = 1.71 m/s Entonces V3 > Vc

Se produce el arrastre del material.

Cálculo de la pendiente crítica

=

/

∗ /

Sc = 0.0016 Pendiente considerada S = 0.0045 S > Sc

OK!

3.3

DISEÑO DE COMPUERTAS

3.3.1

Selección del Tipo de Compuerta Para la selección del tipo de compuerta se tomaron en cuenta las siguientes condiciones: Diseño de las obras civiles (dimensiones y numero de compuertas). Controlar el caudal de ingreso al canal del sistema de riego Amara - Santa Ana. Período de flujo de agua del rio Ica (enero a Marzo). Nivel agua (0.00 a 4.28 m de altura) en los meses de avenidas, por lo tanto la compuerta trabajara de baja presión y en determinados días a media presión.  Facilidad y seguridad de operación.  Mantenimiento mínimo.  Costos, ligado a la seguridad de operación y del personal.    

En base a las condiciones anteriormente descritas las compuertas a utilizar en el sistema de control de caudal de la bocatoma Amara-Santa Ana serán planas deslizantes con doble vástago y con sistema de izaje tipo pedestal.

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3.3.2

Criterios de Diseño Los criterios a considerar son:      

La acción de las cargas estáticas sobre la compuerta. La acción de la carga Hidrodinámica. Cargas de rozamiento. Cargas por el tipo de accionamiento. Carga de izamiento. Peso propio de la compuerta.

Adicionalmente, se considera que un margen por corrosión y desgaste de 1/16” sea suficiente en condiciones normales de operación. En todos los cálculos se ha incrementado el espesor de las mismas en 1/16. 3.3.3

Normas de Diseño Los diseños para las obras hidromecánicas se efectuarán de acuerdo a las normas de las últimas ediciones publicadas por las siguientes instituciones:        

3.3.4

American Society for Testing and Materials American Institute of Steel Construction American Welding Society American Society of Mechanical Engineers American Concrete Institute American National Standard Institute American Water Works Association Deutches Institute fur Normung

(ASTM) (AISC) (AWS) (ASME) (ACI) (ANSI) (AWWA) (DIN)

Materiales Todos los materiales a usarse deberán ser los adecuados para el servicio propuesto con respecto a retención de propiedades mecánicas satisfactorias y resistencia a la corrosión, erosión, oxidación y cualquier otro tipo de deterioro durante el servicio propuesto.  Para la estructura y tableros se ha previsto el acero estructural ASTM A 36.  En ejes, acero AISI 4140  Para engranajes, acero forjado ASTM A 291  En bocinas y/o discos de empuje, bronce ASTM B 584  Para ensamble pernos, acero ASTM A 395 Todos los materiales para soldaduras deberán cumplir con los requisitos o ser equivalentes a las especificaciones AWS-ASTM.

3.3.5

Componentes a) Compuertas Se prevé la instalación de unas compuertas planas deslizantes como parte del sistema de captación de la bocatoma Amara Santa Ana, la compuerta plana estará equipada con un mecanismo de izaje tipo pedestal. Los tableros de la compuerta se fabricarán de planchas y perfiles de acero estructural los cuales se soldarán y empernarán respectivamente. Las soldaduras serán herméticas al agua.

Página N° 61

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Los sellos de base o de umbral, de tipo compresión rectangular y serán de caucho sintético resistente al envejecimiento (neopreno) y asegurados mediante barras de acero, pernos de acero, tuercas y arandelas de acero inoxidable. Todos los empalmes serán vulcanizados el tiempo suficiente como para desarrollar una mínima resistencia a la tensión de no menos del 50% de la resistencia a la tensión del material no empalmado. Las conexiones del sistema de izaje (pórtico) para cada compuerta serán de perfiles angulares de acero estructural y serán suministradas para que funcionen correctamente durante el izaje. Las líneas centrales de todas las conexiones estarán ubicadas en el plano vertical que pasa a través del centro de gravedad de la compuerta para un izaje simple y equidistantes para dos sistemas de izaje en común. b) Guías y Marcos Las guías y marcos para las compuertas se fabricarán de perfiles y planchas de acero estructural, y las superficies deslizantes y las superficies de sello del dintel lateral, umbral y tope, que serán de acero resistente a la corrosión. Se incluirán los soportes de acero estructural y metales empotrados que se requieran para soportar la extensión del pórtico del sistema de izaje. 3.3.6

Cálculos Efectuados Los cálculos realizados han sido los siguientes: a) Verificación del tablero de la compuerta Por esfuerzo flexionante

 

kP  a    100  t 

2


CxH Cumple: L'>>CH

(ver tabla A.1)

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ANEXO N° 02 Diseño Estructural

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CALCULO DE REFUERZO MURO DE CONTENCION

H muro = 5,00m Se considera una S/C por transito = 1.08 ton/m Por Presión de tierras Ø = 31°, Ka=0.31 Adicionalmente se considera fuerzas inerciales sísmicas:  KaE = 0.13 (actuando a ⅔)

Con los cual se obtiene el diagrama de momentos de acuerdo a la Fig 01. Este Diagrama de Momentos Incluye un factor de durabilidad de 1.3,

Fig01. Muro de Contención 5 m de altura.

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Para 45 ton-m y un sección en la base de 60cm se tiene: d  54cm As  23.48cm2  8.2 barras de 3/4" , o el equivalente a  3/4" @0.125m Se va a considerar una corte a 2m, para lo cual se verifica el momento a 1.50m desde la base teniéndose 16.7 ton-m/m, lo cual da:

As  10.29cm2  3.6 barras de 3/4", o el equivalente a  3/4"@0.25m

La altura de la zapara se ha dimensionado para que pueda anclar adecuadamente los fierros de principales de ¾”, se ha tomado como criterio Hz=espesor muro +10cm = 70cm. ESPESOR DE LOSA ZONA DE COMPUERTAS

La estructura de la cimentación de la zona de compuertas consiste en: a. Una cama de piedras de 12” emboquilladas con concreto. b. Sobre la cama de piedras un solado de 10 cm. c. Una losa de concreto armado de 70 cm de espesor. Se ha considerado que por debajo de las estructuras pueden darse una sub-presión la cual en un caso extremo podría alcanzar los 2 m de altura de agua es decir de 2 ton/m2. El peso total de la estructura de la losa es: (losa macisa)2.4x0.7+(solado) 2x2.3+(cama de piedras emboquillado) 0.30x2=2.51ton/m2, este peso es mayor a la subpresión de agua de 2.0ton/m2 , Por tanto el dimensionamiento es correcto

Ø3/4"@0.30m

El refuerzo de la losa solo considera acero mínimo por temperatura.

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CALCULO DE LAS PLACAS POR SOPORTE DE COMPUERTAS

Las placas P01deberán soportar en un caso extremo una presión hidrostática de 5m de altura en un ancho B=5.72m (distancia entre placas), asimismo una Fuerza Sísmica EQ, la cual es un efecto inercial el cual tomaremos como el 20% del peso de la estructura.

3.50

FZA SISMICA (EQ)

6.80 5.00

Presión Hidrostática

5 ton/m

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a.) Por Presion de agua: Fza Resultante = 5ton/m2 x 5.72mx5m = 143 ton Esta fuerza actua a 1/3h = 5/3=1.67m El momento en la base de la placa será: Ma = 143x1.67=239 ton-m. b.) Por Fuerza Sísmica: Metrando las cargas por peso propio tenemos: Elemento Losa H=0.20

V=PesoxC.H. : 0.2x2.4x2.25x5.72x0.2 = 1.24 ton

Viga40x80 (02) : 2x0.4x0.80x2.40x5.72x0.2 Placa P01 : 1.98xx2.40x6.80x0.2 TOTAL

= 1.78 ton = 6.43 ton 9.45 ton

Brazo 6.80m

Mom. 8.43 ton-m

6.80m 3.40m

12.10 ton-m 21.86 ton-m 42.39 ton-m

d=2.50 3.50 .60

.30

1.05

.25

1.75

.15

Momento Ultimo Resistente Mu=1.4xF+EQ Mu = 1.4x239+42.39=377 ton-m

Para el cálculo del acero asumiremos un peralte efectivo d=0.8x3.5 = 2.8m Altura Bloque en Compresión: a=d/5 = 0.56 m As = Mu/(0.9x4.2x(d-a/2)= 377/(0.9x4.2x(2.8-0.56/2) = 40 cm2 Se ha considerado 20 barras de 3/4” en la zona de tracción = 57 cm2 OK. Los estribos considerados principalmente son por confinamiento.

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Ø3/8"[email protected],[email protected]

Ø3/8" [email protected],[email protected]

Ø1/2" @0.20

Ø3/8" [email protected],[email protected]

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CALCULO DE CANALES RECTANGULARES CALC ULO

DE

ACER O DE R EFUER Z O R EC TANGULAR ES

Datos: peso unitario del agua ( a ) Altura Estribo ( h ) Factor de presion neutra ( n) peso unitario del suelo ( s ) Peso del Concreto ( Pc ) Ancho de muro Ancho canal f'y = f'c =

1000 1.40 0.50 1650 2400 0.20 2.20 4200 210

PAR A

CANALES

Kg/m² m Kg/m³ Kg/cm² m Kg/m³

Calculando la presion del gua Pa =0.5 * a*h² P2s =

980.00 Kg/m

Calculo del momento en el punto A. En es te ca s o l a s ca rga s a ctua n en s entodo contra ri o

Ma = ((h+0.5d)³/6)* a Ma =

562.50 kgm/m

Calculo del momento en el punto B. Mb =( q * (b+d)²/8)-Ma Siendo:

q=

a*h+d* c

q=

1880 kg/m²

Mb =

791.10 kgm/m

R EFUER Z O PR I NC I PAL Calculo de refuerzo en las paredes C A LC ULA N D O EL M OM EN T O ULT IM O EN EL P UN T O A.

Mua = 1.8* Ma Mua =

1012.50 Kgm/m

Mua =

101250 Kgcm/m R EFUER Z O EN LA PAR ED

Se calcula con los siguientes parametros Espesor de muro Recubrimiento Diametro de refuerzo Altura efectiva de losa

d = c= ø = 3/8" d = d -c-ø/2 b=

≡ ≡ ≡ ≡ ≡

20.00 4.00 0.95 15.5 100.00

cm cm cm cm cm

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Calculando el Area de acero ( As) As = Mua/(0.90*fy*(d-a/2))

a = (As*fy)/(0.85*f´c*b)

Primer tanteo a:

0.41 cm

As =

1.75 cm²/m

a=

3/8" ø 40.8

0.41 cm REFUERZO MINIMO As min = 0.0015*b*d

As min =

≡

2.33 cm²/m

3/8" ø 30.6

REFUERZO POR CONTRACCION Y TEMPERATURA As tem = 0.0025*b*d At =

≡

5.00 cm²/m

3/8" ø 25.3

R EFUER Z O EN EL PI SO Se calcula con los siguientes parametros Espesor de muro Recubrimiento Diametro de refuerzo Altura efectiva de losa

d = c= ø = 3/8" d = d -c-ø/2 b=

≡ ≡ ≡ ≡ ≡

20.00 4.00 1.27 15.37 100.00

cm cm cm cm cm

C A LC ULA ND O EL M OM ENT O ULT IM O EN EL P UNT O B.

Mub = 1.8* Mb Mub =

1423.98 Kgm/m

Mub =

142398.00 Kgcm/m

Calculando el Area de acero ( As) As = Mub/(0.90*fy*(d-a/2)) calculando area de acero

a = (As*fy)/(0.85*f´c*b) a=

As =

2.40 cm²

a=

0.56 cm

0.56 cm 3/8" ø 29.7

REFUERZO MINIMO As min = 0.0017*b*d Amin =

2.41 cm²/m

≡

3/8" ø 29.5

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REFUERZO POR CONTRACCION Y TEMPERATURA EN EL PISO As tem = 0.0020*b*d At =

≡

4.00 cm²/m

1/2" ø 31.7

CONTR OL DE AGR I ETAMI ENTO DE LA PAR ED momento recubrimiento espesor ancho diametro refuerzo concreto altura efectiva

5625000 40 200.00 1000.00 9.53 420 21 155

kgm/m mm mm mm mm N/mm² N/mm² mm

El espaciamiento de las barras es: s=

250 mm

Ancho permisible de rajadura para la categoria C es : W= n=

0.2 mm 18

calculando la profundidad del eje neutro Acr=

128.0 mm

ρ=

0.00184

X=

35.1

Calculando el parametro fs, usando: (fs/100)² = (fs/100) = () =

0.686 0.810 4.91

Hallando fs por tanteo

fs =

( igual)

333 4.91

Calculando nuevamente area de acero As =

117.69 mm²

Calculando esfuerzo de compresion en el concreto: fag fag =

2.232 N/mm²

Verificando: fs =0.80*f'y fs =

333 N/mm²

(