• Author / Uploaded
• Gustavo Peralta

• Categories
• Desembocar (Hidrología)
• Ciencias de la tierra y de la vida
• Ciencias de la Tierra
• Geografía física
• Hidrología

Citation preview

2016

UNIVERSIDAD DE PIURA MAESTRIA EN INGENIERIA VIAL

INFORME

Evaluación de la capacidad máxima del Rio Piura - HEC RAS

DANIEL QUIÑONEZ PERALTA UNIVERSIDAD DE PIURA 19/06/2016

1. Introducción. El fenómeno El Niño y La Oscilación del sur, generan eventos de lluvias extraordinarias de intensidad y persistencia imprevisible, en tal sentido es importante efectuar el monitoreo, control y evaluación de obras hidráulicos existentes en el cauce del río Piura así como la determinación de parámetros de diseño para nuevos proyectos. En este contexto, se emplea el programa HEC RAS, que permite determinar los diferentes niveles de agua alcanzados por los diversos caudales, el presente trabajo se realiza el análisis con los siguientes caudales de diseño. Tabla: Caudales por Periodo de Retorno Período de retorno Qmaxinst

[años]

25

50

100

[m3/s]

2900

3900

4200

2. Objetivo  Determinar la capacidad máxima del río Piura en el tramo urbano, empleando el programa Hec Ras.  Calcular los niveles de agua, velocidades para los caudales de diseño, en el tramo urbano. 3. Descripción de Metodología:  Para el desarrollo del Análisis se empleó la Información proporcionada como parte del trabajo, siendo la siguiente:  Planta general del río Piura, desde la represa Los Ejidos hasta el Futuro Puente Integración ESC. 1/15000.  Secciones transversales (Hoja de cálculo).

3.1 Haciendo uso del programa Hec-Ras

Calculo de Distancias Ingresando las 20 Secciones transversales al HEC-RAS, con los datos de coordenadas Norte y Este se obtiene las distancias asociado a sus respectivas cotas. A continuación se muestra el ingreso de coordenadas para todas las secciones los valores de CHANNEL, se han obtenido calculando la distancia perpendicular entre los dos puntos más bajos de dos secciones continuas. Para los valores de LOB (Margen Izquierda), y ROB (Margen Derecha), se asumió los niveles de agua con un criterio extraído de la planta general del rio Piura desde la presa los Ejidos hasta el futuro puente Integración. Coordenadas Norte Este Secciones

Mínimo

Mínimo

S 20-19 S 19-18 S 18-17 S 17-16 S 16-15 S 15-14 S 14-13

19.343 21.432 21.218 20.572 21.15 20.733 20.697

21.432 21.218 20.572 21.15 20.733 20.697 20.705

Lob Marg Izquierdo 172 294 186 322 290 281 408

Channel Centro 171 195 182 221 201 187 410

Rob Marg Derecho 170 196 189 212 198 184 426

S 13-12 S 12-11 S 11-10 S 10-9 S 9-8 S 8-7 S 7-6 S 6-5 S 5-4 S 4-3 S 3-2 S 2-1

20.705 21.267 21.227 21.23 21.28 20.52 19.83 21.45 21.21 21.73 20.51 20.12

21.267 21.227 21.23 21.28 20.52 19.83 21.45 21.21 21.73 20.51 20.12 20.85

423 452 359 213 166 193 378 408 228 183 392 229

448 326 334 143 136 191 382 402 285 101 376 207

409 328 367 116 98 191 403 403 248 151 397 227

Valores de coeficiente de manning utilizados para los márgenes derecho e izquierdo

3.3

Determinación de cambios de márgenes Left Bank y Right Bank:

Se determinó los puntos más bajos en las secciones transversales que mostraran un cambio de margen del cauce del río Piura, se obtuvieron los siguientes resultados: NUMERO

LEFT BANK

20

37

RIGHT BANK 320

19

65

300

18

60

340

17

75

380

16

38

340

15

45

260

14

41

300

13

36

460

12

36

400

11

20

380

10

40

260

9

30

200

8

15

130

7

30

160

6

40

160

5

15

140

4

15

130

3

20

120

2

25

140

1

20

150

Sección 20 Prog 0+000

Sección 19 Prog 0+000

Sección 18 Prog 0+000

Sección 17 Prog 0+000

Sección 16 Prog 0+000

Sección 15 Prog 1+000

Sección 14 Prog 0+000

Sección 13 Prog 0+000

Sección 12 Prog 2+000

Sección 11 Prog 0+000

Sección 10 Prog 0+000

Sección 09 Prog 3+000

Sección 08 Prog 0+000

Sección 07 Prog 0+000

Sección 06 Prog 0+000

Sección 05 Prog 4+000

Sección 04 Prog 0+000

Sección 03 Prog 0+000

Sección 02 Prog 0+000

Sección 01 Prog 5+000

Luego de haber ingresado las coordenadas de la sección con sus respectivos parámetros se procedió a ingresar los caudales de diseño a analizar según se muestra en la tabla siguiente. Parámetros de diseño: Período de retorno Q

max inst

Nivel de agua Pte. Bolognesi

[años]

25

50

100

[m /s]

3

2900

3900 (FEN)

4200

[msnm]

26.8

27.85

28.75

La siguiente figura muestra el tramo principal del rio Piura con sus respectivas secciones ingresadas

Ingresando los caudales de diseño para los tres periodos de retorno T:25 Años; T:50 Años; T:100 Años;

La condición de borde para cada uno de los casos se obtiene utilizando la tabla N°1 donde se presenta los niveles de agua para cada caudal respectivo.

Ingresado las condiciones de flujo como datos de geometría y caudales se procede a grabar la información para posteriormente correr el programa y obtener los resultados.

Corrida de la información para los tres caudales analizados. Esta ventana significa que los datos entregados al sistema son lógicos y pueden ser analizados.

Resultados de la simulación

Presentamos la capacidad máxima, los niveles de agua y las velocidades del rio Piura para las 20 secciones simuladas con el HEC-RAS.

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

Seccion 20

Capacidad Maxima m3/s 1854.81 2391.84 2551.3

Seccion 10

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

Capacidad Maxima m3/s 2340.36 2866.23 3310.53 1481.99 1996.28 2102.6

29.77 31.01 31.38

2.88 3.24 3.24

W.S.Elev Velocidad (m) 30.79 32.12 32.48

(m/s) 1.66 1.79 1.83

W.S.Elev Velocidad (m) 29.91 31.26 31.65

(m/s) 2.00 2.82 2.23

Tr: 25 años Seccion 19 Tr: 50 años Tr: 100 años

1750.02 2170.51 2285.84

30.58 31.93 32.3

2.7 2.83 2.85

Seccion 9

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

1580.94 1919.29 2011.81

30.64 31.99 32.36

2.06 2.15 2.17

Seccion 8

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

1994.2 2603.7 2782

28.92 29.96 30.29

2.48 2.92 3.02

Tr: 25 años Seccion 17 Tr: 50 años Tr: 100 años

1481.72 1969.34 2131.68

30.63 31.97 32.34

1.86 2.07 2.13

Seccion 7

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

2604.48 3551.82 3800.35

29.04 29.97 30.29

1.74 1.65 1.71

Seccion 16

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

1630.76 2395.17 2591.68

30.59 31.94 32.32

1.86 2.07 2.13

Seccion 6

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

28.59 29.5 29.78

3.25 3.75 3.88

Seccion 15

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

2030.47 2757.48 2946.76

30.55 31.89 32.26

1.86 2.07 2.13

Seccion 5

1756.96 2374.66 2560.18 ZONA URBANA Tr: 25 años 1758.2 Tr: 50 años 2363.29 Tr: 100 años 2575.58

28.51 29.42 29.65

3.03 3.54 3.62

Seccion 14

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

2217.86 2830.15 2960.31

30.44 31.79 32.17

1.86 1.78 1.78

Seccion 4

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

1764.78 2278.13 2404.66

27.32 28.33 28.89

4.37 4.87 4.79

Seccion 13

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

2863.6 3732.01 4955.46

30.39 31.77 32.16

1.69 1.72 1.76

Seccion 3

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

2162.5 2917.91 3140.63

27.8 28.84 29.31

4.29 4.87 4.89

Tr: 25 años Seccion 12 Tr: 50 años Tr: 100 años

2767.49 3447.7 3671.29

30.26 31.7 32.09

0.85 1.32 1.34

Seccion 2

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

1778.88 2465.25 2705.48

26.62 27.58 28.54

4.87 5.5 5.09

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

2861.01 3629.42 3860.74

30.08 31.56 31.97

0.65 1.21 1.23

Seccion 1

Tr: 25 años Tr: 50 años Tr: 100 años

2618.63 3497.12 3744.12

26.8 27.85 28.75

4.51 4.98 4.64

Seccion 18

Seccion 11

Los resultados de la simulación muestran, que no se genera desborde del rio Piura en las secciones perteneciente a la Zona Urbana (Sección: 1,2,3,4,5), para los tres caudales de máxima intensidad con periodos de retorno de (25-50-100 años). Este resultado se justifica ya que nuestros datos de entrada de los valores, que indican el cambio de margen (Main Channel Bank Station), para todas las secciones han sido considerando los valores de

campo obtenido del plano topográfico y de las coordenadas. En muchos de los casos la distancia del margen derecho e izquierdo del talud superan ampliamente los 10m. Los cuales se deberían de considerar como valor asumido para el análisis al tener mayor ancho horizontal del margen estaría incrementando la capacidad hidráulica para el flujo del caudal. Así mismo se logró evidenciar, que se genera un desborde entre las secciones 10 y 14 para los periodos de retorno de 50 y 100 años. Generando así la inundación, que afecta a las cosechas aledañas al margen Derecho del cauce del rio ya estas presenta una elevación mucho menor elevación del agua que resulta de la simulación del caudal máximo el margen Izquierdo logra presentan una relativa capacidad aceptable. Para otras simulaciones considerando un ancho de margen menor o igual a 10 m. Y valores de coeficiente de mannign mayores, se logra evidenciar un desborde en la zona urbana entre las secciones 3 y 6. Para los taludes que presentan recubrimiento de concreto. Estoy resultados de análisis son confiables en función de los datos considerados para el análisis.

RESULTADOS DEL ANALISIS

Sección 20 - 19

Sección 18 - 17

Sección 17 - 16

Sección 14 - 13

Sección 12 - 11

Sección 10 - 09

Sección 08 - 07

Sección 06 - 05

Sección 04 - 03

Sección 02 - 01

Gráfico del Perfil del Flujo Tr: 25 Años

Tr: 50 Años

Tr: 100 Años

Gráfico de velocidad Tr de 25 años

Tr de 50 años

Tr de 100 años

Vista del Rio Piura en tres dimensiones Periodo de retorno de 25 años

Periodo de retorno de 50 años

Periodo de retorno de 100 años

Conclusiones.  Para un periodo de retorno de 25 años no existe desborde de caudal en zona urbana.  De los resultados se observa, que en la zona urbana, donde se han colocado muros de encauzamiento, a partir de la sección 6, las velocidades de flujo se incrementan y disminuye el área de la sección transversal. La velocidad más alta se presenta en la sección N° 2, igual a 5.5 m/s.  Para un periodo de retorno de 50 años no existe desborde de caudal en zona urbana, sin embargo existen desbordes en las secciones 10, 11, 12, 13 y 14, localizados fuera de la zona urbano.  Para un periodo de retorno de 100 años los sectores que desbordan fuera de la zona urbana son las secciones 9, 10, 11, 12, 13, 14.  la capacidad máxima que soporta el cauce dentro del área urbana es de 3,742.12 m3/s, dado que es el máximo valor que no genera desbordes en la zona urbana, sin embargo en las zonas rurales los desbordes se generan entre las secciones 10 y 14 y el caudal máximo es 4955.46m3/s.