EROSIÓN Y TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DE ARRATRE Y SUSPENSION EN LA CUENCA DEL RIO MOCHE

FACULTAD DE INGENIERÍA ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL INFORME DE INVESTIGACIÓN EROSIÓN Y TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DE ARRASTRE Y SUSPENSION EN EL TRAMO DE LA PANAMERICANA NORTE CON LA AV. SANTA ROSA DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO MOCHE Para la aprobación de la área curricular de HIDROLOGÍA

CICLO VI AUTORES NAVARRO TELLO, Rojer Job ROJAS MORE, Melvin David ZEGARRA AGIP, Ana María

ASESOR(ES): Ing. ARRIOLA CARRASCO, Guillermo Gustavo

Pimentel - Perú

2014

EROSIÓN Y TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DE ARRASTRE Y SUSPENSION EN EL TRAMO DE LA PANAMERICANA NORTE CON LA AV. SANTA ROSA DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA DEL RÍO MOCHE HIDROLOGÍA

DEDICATORIA

Todos concordamos que existe un ser supremo y él es quien nos da las fuerzas necesarias y la esperanza de vivir cada día, es por ello que dedicamos este proyecto a Dios todopoderoso, por ser grato y a la vez comprensible con cada uno de nosotros. Esperando que nos siga guiando por el buen camino y nos fortalezas cuando lo necesitamos.

También se lo dedicamos a nuestras familias, quien a la distancia siempre nos dan apoyo incondicional y sentido de vida. Principalmente está dedicado a la mujer que nos dio la vida y al hombre que compartió su carácter. Todos tenemos hermanos y primos, a quienes también se lo dedicamos fraternalmente, esperando que el ambiente familiar con que contamos nunca se pierda y sea permanente.

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AGRADECIMIENTO

Agradecemos principalmente a la Universidad Señor de Sipán, quien a través de nuestra escuela profesional de Ingeniería Civil, nos forman profesionalmente con las tecnologías que el mundo de hoy exige, quien cuenta con una excelente conformación de docentes de la diferentes áreas que constituye nuestra carrera profesional. Un especial agradecimiento a nuestro docente del área curricular de Hidrología, el Ing. Guillermo Gustavo Arriola Carrasco. Quien compartió con nosotros todas sus experiencias profesionales en el área del curso, además por su admirable paciencia y metodología de enseñanza que ha sido muy fructífera en la elaboración de este proyecto. También un profundo agradecimiento a la capacidad de organización de nuestro grupo y el compañerismo presente en cada etapa del proyecto. Además del criterio individual que aportó cada integrante en temas hidrológicos.


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INTRODUCCIÓN

El proyecto surge con una iniciativa investigativa del curso de Hidrología, el cual propuso aplicar ciertos temas de clase, correspondientes a la segunda unidad en una cuenca hidrográfica, de preferencia que sea cercana. Por ese motivo, que elegimos la cuenca del río Moche, de quien poseemos datos hidrológicos obtenidos en la primera unidad del curso, además de fotografías que demuestran el estado actual de la cuenca y el uso del suelo, que mayormente es para cultivo de arroz, maíz y caña de azúcar. El tema designado en nuestro proyecto de investigación es erosión y transporte de sedimentos de arrastre y suspensión en cuencas, específicamente en la cuenca del río Moche. La erosión obedece a las precipitaciones pluviales, que en nuestro caso se dan principalmente en las zonas altas a casi 3500 msnm; es ahí donde la erosión es más significativa. En cuanto a sedimentación o transporte de sólidos, estas se dan más en arrastre y suspensión, socavando el suelo paulatinamente, y creando un nuevo perfil paisajístico de la zona en estudio. Para la realización del proyecto, previamente hemos delimitado un tramo en kilómetros de la longitud mayor del río determinada en la primera parte del curso, ya que el tiempo de entrega no favorece a un estudio total o integral. El tramo estudiado se encuentra en la zona baja de la cuenca, aproximadamente a 150 msnm, rodeado de vegetación y cultivos nombrados anteriormente. Como objetivo o perspectiva metodológica se tiene la proposición de un ábaco tipo curva que represente el la variación del diámetro del sedimento según el tirante normal del río. Esperamos que el contenido de este proyecto se asemeje o ajuste a sus expectativas hidrológicas de una determinada cuenca.


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INDICE

DEDICATORIA………………………………………………………………………………i AGRADECIMIENTO………………………………………………………………………..ii INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………..iii INDICE………………………………………………………………………………………iv RESUMEN…………………………………………………………………………………viii CAPITULO I: PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN 1.1. Realidad Problemática................................................................................... 2 1.2. Formulación de la pregunta de investigación ................................................. 3 1.3. Delimitación de la investigación ..................................................................... 3 1.4. Justificación e importancia de la investigación ............................................... 4 1.5. Limitaciones de la investigación .................................................................... 4 1.6. Objetivos de la investigación ......................................................................... 5 1.6.1. Objetivo General ........................................................................... 5 1.6.2. Objetivos específicos .................................................................... 5 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes de la investigación ................................................................. 7 2.2. Base teórica ................................................................................................. 8 2.1.5. Erosión ....................................................................................... 8 2.1.5.1. Tipos de erosiones .......................................................... 8 2.1.5.1.1. Erosión eólica ................................................. 8 2.1.5.1.2. Erosión fluvial ............................................... 10 2.1.5.1.3. Erosión biológica ........................................... 10 2.1.5.1.4. Erosión hídrica .............................................. 12 2.1.5.2. Variables influyentes en la tasa de erosión ...................... 14 2.1.5.3. Procedimientos para determinar la erosión del suelo ........ 18 2.1.5.3.1. Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE)

................................................................................... 18 2.1.5.3.2. Método de Onstad Foster (AOF)...................... 21 2.1.5.3.3.Ecuación universal de pérdida de suelo Modificada.

................................................................................... 21 2.1.5.3.4. Modelo Musgrave........................................... 22 2.1.5.3.5. Modelo de SLEMSA ....................................... 22 2.1.6. Sedimentación ............................................................................ 23 2.1.6.1. Fuentes de los sedimentos ............................................. 23 2.1.6.2. Clasificación de los sedimentos ...................................... 24 2.1.6.3. Propiedades de los sedimentos ...................................... 24 2.1.7. Transporte de sedimentos ........................................................... 27 2.1.7.1. Arrastre de fondo o carga de fondo ................................. 27 2.1.7.2. Transporte en suspensión .............................................. 27 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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2.1.7.3. Transporte por saltación ................................................. 28 2.1.7.4. Transporte total ............................................................. 28 2.1.7.5. Ecuaciones de transporte de fondo ................................. 28 2.1.7.5.1. Método de Schoklitsch.................................... 28 2.1.7.5.2. Método de Meyer – Meter y Müller ................... 29 2.1.7.5.3. Método de DU BOYS ..................................... 30 2.1.7.5.4. Método de FRIJLINK ...................................... 31 2.1.7.5.5. Método de Einstein y Brown ............................ 33 2.1.7.5.6. Método de Engelund ...................................... 33 2.1.7.5.7. Carga total en suspensión............................... 34 2.1.7.6. Ecuaciones para estimar la carga en suspensión o transporte en suspensión ........................................................................... 34 2.1.7.6.1. Método de Van Rijin (1984) ............................. 35 2.1.7.6.2. Método de Bagnold (1966) .............................. 36 2.1.8. Área de estudio .......................................................................... 37 2.1.8.1. Cuenca del río Moche .................................................... 37 2.1.8.1.1. Ecología y vegetación..................................... 39 CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO 3.1. Tipo y diseño de la investigación. ................................................................ 41 3.1.1. Tipo de investigación................................................................... 41 3.1.2. Diseño de la investigación ........................................................... 41 3.2. Población y muestra .................................................................................... 41 3.2.1. Población ................................................................................... 41 3.2.2. Muestra...................................................................................... 41 3.3. Hipótesis...................................................................................................... 42 3.4. Variables ..................................................................................................... 42 3.4.1. Definición conceptual de las variables........................................... 42 3.4.1.1. Precipitación pluvial ....................................................... 42 3.4.1.2. Erosión ......................................................................... 42 3.4.1.3. Sedimentación .............................................................. 42 3.4.2. Operacionalización ..................................................................... 43 3.5. Métodos y técnicas de investigación............................................................ 43 3.5.1. Métodos de investigación ............................................................ 43 3.5.1.1. Observación científica .................................................... 43 3.5.1.2. Analítico ....................................................................... 44 3.5.2. Técnicas de investigación ............................................................ 44 3.6. Descripción de los instrumentos utilizados .................................................. 44 3.6.1. Regla metálica con arista cortante ................................................ 44 3.6.2. Cámara fotográfica ..................................................................... 44 3.6.3. Formatos técnicos....................................................................... 44 3.7. Procedimientos para la solución del problema ............................................. 45 3.7.1. Diagrama de flujo de procesos ..................................................... 45 3.7.2. Descripción de procesos ............................................................. 45 3.7.2.1. Recolección de la información Disponible ........................ 45 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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3.7.2.2. Estudio de Mecánica de Suelos ...................................... 45 3.7.2.3. Estudio Hidrológico ........................................................ 45 3.7.2.4. Análisis e interpretación de resultados ............................. 45 3.7.2.5. Conclusiones y recomendaciones ................................... 45 3.8. Análisis estadístico e interpretación de datos .............................................. 46 CAPITULO IV: ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS 4.1. Precipitaciones medias ................................................................................ 48 4.2. Análisis granulométrico por tamizado .......................................................... 48 4.3. Pendiente del tramo .................................................................................... 49 4.4. Propiedades físicas del suelo y del río ......................................................... 50 4.4.1. Uso del suelo.............................................................................. 50 4.4.2. Práctica conservacionista ............................................................ 50 4.4.3. Radio hidráulico del río ................................................................ 50 4.4.4. Intensidad .................................................................................. 51 4.4.5. Caudal directo (Qd) ..................................................................... 52 4.4.6. Coeficiente de escorrentía (C) ...................................................... 52 4.4.7. Índice de erosión pluvial (EI) ........................................................ 52 4.4.8. Propiedades del agua y del sedimento .......................................... 52 4.4.9. Propiedades de la partícula ......................................................... 53 4.5. Resultados del cálculo de la erosión del suelo por los diferentes métodos .. 53 4.5.1. Método de Ecuación universal de perdida de suelo ........................ 53 4.5.1.1. Índice medio de erosividad anual .................................... 53 4.5.1.2. Valor de erodabilidad ..................................................... 53 4.5.1.3. Factor topográfico.......................................................... 53 4.5.1.4. Magnitud de la pendiente ............................................... 54 4.5.1.5. Índice relativo o factor de uso y manejo del suelo ............. 54 4.5.1.6. El índice relativo a la práctica conservacionista ................ 54 4.5.2. Método de Onstad Foster ............................................................ 54 4.5.2.1. Calculo de W, Q y ..................................................... 54 4.5.3. Ecuación universal de perdida de suelo modificado ....................... 55 4.5.4. Módulo Musgrave ....................................................................... 55 4.5.4.1. Calculo de la erodabilidad .............................................. 55 4.5.4.2. Precipitación máxima en 30 minutos ............................... 55 4.5.5. Resumen de la obtención de erosión por los diferentes métodos..... 55 4.6. Resultados del cálculo del transporte de sedimentos por arrastre por los siguientes métodos ............................................................................................ 55 4.6.1. Método de Schoklitsch ................................................................ 55 4.6.1.1. Magnitud de la pendiente ............................................... 56 4.6.1.2. Caudal unitario q ........................................................... 56 4.6.1.3. Densidad relativa de las partículas sumergidas ................ 56 4.6.1.4. Diámetro represantativo ................................................. 56 4.6.2. Método de Meyer – Meter y Müller ............................................... 56 4.6.2.1. Rugosidad debida a las partículas de sedimento en fondo plano ........................................................................................ 57 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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4.6.2.2. Parámetro de Shields .................................................... 57 4.6.3. Método de Einstein y Brown ......................................................... 57 4.6.4. Cuadro resumen de los resultados del transporte de sedimentación por arrastre con los métodos aplicados .................................................. 57 4.7. Resultados del cálculo del transporte de sedimentos por suspensión por los siguientes métodos ............................................................................................ 58 4.7.1. Método de Bagnold ..................................................................... 58 4.7.2. Factor de eficiencia relativo a la carga en suspensión .................... 58 4.7.3. Factor de eficiencia relativo a la carga de fondo............................. 58 4.7.4. Esfuerzo cortante de fondo .......................................................... 58 4.7.5. Velocidad promedio en profundidad (m/s) ..................................... 58 4.7.6. Velocidad de caída del sedimento ................................................ 59 CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. Conclusiones ............................................................................................... 61 5.2. Recomendaciones ....................................................................................... 62 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ....................................................................... 63 ANEXOS ................................................................................................................ 64 Formato del análisis granulométrico por tamizado .............................................. 64 Fotografías de la visita a la cuenca hidrográfica del río Moche .......................... 65


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RESUMEN

El proyecto se describe como un estudio hidrológico de erosión y sedimentación en la cuenca del río Moche. Para nosotros este estudio es un tema de incertidumbre, ya que no existen antecedentes de estudios registrados que se hayan hecho a esta cuenca con el mismo tema de estudio, por lo tanto queremos llegar a conocer en qué manera influye la erosión y sedimentación en dicha cuenca, para esto hemos estructurado nuestro proyecto de la mejor manera, siguiendo el protocolo de la Universidad Señor de Sipán y modificando algunos aspecto de la misma. Nuestro proyecto se justifica por que desarrolla un tema hidrológico, y además por ser parte de la formación profesional de un ingeniero civil. Teniendo un alto grado de importancia tanto para nosotros como para la sociedad. Estos estudios hidrológicos son la base en el diseño de puentes u otras obras hidráulicas que se ejecuten sobre cualquier río. Como valor agregado a nuestro estudio, queremos proponer un Abaco que relacione la variación del diámetro de la partícula en función del tirante normal del tramo estudiado en el río Moche. El proyecto contempla una seleccionada base teórica, citada mediante páginas web y libros que ayudaron en la conformación de dicho capítulo. En el tema de análisis y determinación

se usaron algunas

fórmulas experimentales y científicas que determinarán los parámetros en estudio. Para erosión hemos usado 4 fórmulas y para transporte de sólidos o sedimentación 8 fórmulas, clasificadas según transporte, arrastre o suspensión. Finalmente como conclusiones se expusieron todos los resultados alcanzados, y la solución definitiva al problema planteado, sabiendo también que cada conclusión responde a un objetivo. Además se contrastó la hipótesis planteada, haciéndola algunas modificaciones en el enunciado.


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CAPÍTULO I: PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN


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I.

PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN 1.1. Realidad Problemática

Todas las cuencas donde se desarrollan proyectos hidráulicos de la costa peruana se ven afectados por problemas de erosión y sedimentos, en menor o mayor grado, dependiendo de las características de la topografía, de la cobertura vegetal, de las precipitaciones pluviales y de la actividad antrópica. Esto produce efectos negativos que afectan la agricultura, a la generación de la energía eléctrica, y a la producción de agua potable. La carga solida sedimentaria se divide en sedimentos en suspensión y sedimentos de arrastre. Los suspendidos consisten en partículas de menor tamaño (limo y arcilla) incluso a veces hasta arena gruesa, los cuales son transportados durante el curso del agua. La mayoría de estas partículas se considera como cargas de lavado, la cual está compuesta de partículas finas que se originan en la cuenca y que normalmente no se encuentran en los lechos de los ríos. Por otro lado, los sedimentos de arrastre consisten en partículas de mayor tamaño que se mueven por rodadura, a lo largo de la superficie del substrato. En el mundo donde las cuencas hidrográficas juegan un papel importante en la economía, agricultura, producción de agua potable, proyectos de desarrollo de la energía hidroeléctrica, se debe minimizar la gran cantidad de producción de sedimentos y erosión en las cuencas. La concentración de material en los ríos influye directamente en la producción de la vida útil en la maquinaria de las plantas de generación, volumen de los embalses y simultáneamente afecta la producción de electricidad. La erosión de los suelos en el Perú se produce en forma permanente por efecto principalmente de las precipitaciones pluviales, dentro de un espacio geográfico que es la cuenca hidrográfica, en dicha área se produce todos los tipos de erosión, laminar, surcos, cárcavas y zanjas, los cursos del agua arrastran los materiales productos de la erosión, de los derrumbes, de los socavamientos y finalmente lo transportan a las partes bajas de los valles y el mar. Este fenómeno afecta a las 53 cuencas principales de la Vertiente del Pacífico y en especial a las cuencas donde se desarrollan los grandes proyectos hidro energéticos de la Costa Peruana como: Puyango - Tumbes, Chira - Piura, Chancay - Lambayeque, Jequetepeque - Zaña, Chavimochic, Chinecas, Tambo - Caracocha, Majes - Siguas, Pasto Grande y Tacna. En la cuenca del rio Moche se puede apreciar que es una zona geográfica de poca vegetación, que permite la erosión del suelo, esto sobre todo en la parte alta, ya que la cuenca del rio Moche tiene sus inicios a una altitud de más de 3898 msnm muy cerca de la localidad de Quiruvilca, desembocando en el océano pacífico. La cuenca humedad que es el área de aporte efectivo de las lluvias es de 1418 (área de la cuenca con una altitud mayor a 1500 msnm), área que representa el 52 % del área total de la cuenca. Es en esta área donde se debe trabajar más con proyectos que permitan minimizar la erosión del suelo, que sobre todo en las cuencas son productos de las lluvias.


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En la costa árida adyacente al océano pacifico se aprecia la sedimentación en zonas contiguas a los puentes aguas abajo y aguas arriba, productos del transporte de sedimentos de arrastre y suspensión de la cuenca. También se puede apreciar en las riberas del río que se encuentran erosionadas con escasa presencia de cobertura vegetal. 1.2. Formulación de la pregunta de investigación ¿En qué manera influye la erosión y transporte de sedimentos de arrastre y suspensión en el tramo de la Panamericana Norte con la Av. Santa Rosa de la cuenca hidrográfica del río Moche? 1.3. Delimitación de la investigación  Espacio geográfico El área en estudio abarcara las estaciones Moche y Laredo, de la Cuenca del Río Moche, con un área total como suma de ambas estaciones de 552.80 .  Espacio metodológico La presente investigación está enfocada en determinar las causas que producen la erosión y sedimentación en la cuenca del rio Moche en el área de las estaciones Moche y Laredo, y dar a conocer la influencia que tienen estos problemas en la agricultura, generación de energía eléctrica, etc. Para ello se realizaran actividades de campo en el espacio geográfico que pertenece a la cuenca del rio Moche específicamente en el área en estudio, con el fin de cumplir nuestros objetivos propuestos. Por motivos de tiempo y la falta de instrumentos no se realizaran ensayos que ayuden a determinar el diámetro medio de los sólidos en suspensión y de arrastre, es por ello que los valores que se utilizaran para los cálculos serán obtenidos de fuentes de otras investigaciones relacionadas al área en estudio. Figura N°1: Características físicas de la delimitación de la investigación

Área = 552.80 𝑲𝒎𝟐


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 Objetos que participaran en el estudio - Cámara fotográfica. - Cuaderno de apuntes. - Equipo de gabinete (laptops, calculadoras, etc.)  Periodo de duración - Fecha de inicio: 07-02-2014 - Fecha de culminación: 28-02-2014. 1.4. Justificación e importancia de la investigación La erosión y sedimentación en la cuenca del rio Moche, es un problema trascendente, que hasta la actualidad no se ha ejecutado ningún proyecto que ayude a minimizar estos problemas, sabiendo que afecta de manera severa a la agricultura, a la generación de energía eléctrica y a la producción de agua potable. El propósito de realizar esta investigación es para dar a conocer las causas y la influencia de la erosión y sedimentación en la cuenca del rio Moche, y a partir de ello incentivar a las autoridades encargadas, a tomar cartas en el asunto, de manera que se elabore un proyecto que ayude a minimizar estos problemas; ya que es muy difícil solucionar por completo la erosión y sedimentación en las cuencas. De esta manera contribuir con la población, con un mejor aprovechamiento del recurso hídrico, con menos erosión en las riberas de los ríos y a la ejecución de nuevos proyectos. Es importante porque ayuda como fuente de información para las personas que se encarguen de la elaboración y ejecución de proyectos que ayuden a minimizar el problema planteado, ya que identificaremos las causas y la influencia de la erosión y sedimentación en la cuenca del rio Moche. Como podemos apreciar a lo largo del rio Moche que sus riberas se encuentran erosionadas con escasa presencia de vegetación, que cada vez va reduciendo las áreas de cultivos que se encuentran en las laderas del río. Sería una pena que este problema sigua persistiendo, entonces lo que se podría ser como medida de reducir la erosión y sedimentación es aumentar la cobertura vegetal, lográndose esto con una reforestación de árboles.

1.5. Limitaciones de la investigación La principal limitación ha sido el tiempo de desarrollo del proyecto, el cual nos fue muy corto, ya que se tenía propuesto realizar diferentes ensayos en campo y laboratorio, como los de Aterberg, peso específico, entro otros. Otra limitación fue las variables incomprensibles de ciertas fórmulas, tanto para erosión y transporte de sólidos. Es por ello que se tomaron en consideración solo algunas.


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1.6. Objetivos de la investigación 1.6.1. Objetivo General Determinar la influencia que tiene la erosión y el transporte de sedimentos de arrastre y suspensión en el tramo de la Panamericana norte con la Av. Santa Rosa de la cuenca hidrográfica del río Moche. 1.6.2. Objetivos específicos  Identificar las causas que producen la erosión y el transporte de sedimentos de arrastre y suspensión en la cuenca del rio Moche del área en estudio.  Proponer mediante le estudio realizado un grupo de alternativas que ayuden a reducir la erosión y el transporte de sedimentos de arrastre y suspensión en la cuenca del rio Moche.  Identificar y analizar los tipos de erosiones y sedimentaciones que presenta la superficie del terreno.  Determinar el nivel de severidad de las erosiones que presenta el suelo.


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CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO


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II.

MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes de la investigación

2.1.1. RÍOS PERALES, Natalia/2013/Lima – Perú “ESTUDIO QUÍMICO DE SEDIMENTOS DE LA REPRESA DE GALLITO CIEGO COMO CONTRIBUCIÓN AL ESTUDIO DE CALIDAD AMBIENTAL DEL RESERVORIO”; el presente estudio tuvo como objetivo la caracterización de parámetros fisicoquímicos de los sedimentos en el embalse, entre ellos nitrógeno total, fosforo total y materia orgánica; para ello se aplicó una metodología que consistía en un sistema adecuado de muestreo de sedimentos y análisis de laboratorio. Concluyendo que todas las muestras obtenidas pertenecen al grupo textural de arena limosa, obteniéndose rangos; arena (26.0-78.9 %), limo (17.8-67.2 %) y arcilla (2.7-6.8 %). Asimismo los rangos para metales fueron: calcio (57.2-153.2 mg/kg), magnesio (0.4-7.8 mg/kg), sodio (11.3-47.4 mg/kg), hierro (12920.5-28917.0 mg/kg), plomo (2.3-33.1 mg/kg) y cromo (1.0-8.5 mg/kg), que según estudio cabe la posibilidad de que sean característicos de la cuenca en estudio, o que provengan de una fuente contaminante. 2.1.2. ARMIJOS CARDENAS, Elisa Natalia/2010/Lima – Perú “CUANTIFICACIÓN DE FLUJOS SEDIMENTARIOS DE LAS CUENCAS AMAZONICAS DEL PERÚ”, la presente tesis presenta las pautas tanto en metodología de adquisición de datos como en el cálculo de flujos de agua y sedimentos para un periodo de 6 años, para 8 estaciones ubicadas en los principales ríos peruanos, teniendo como fin el estudio de la variabilidad temporal de los flujos solidos a escala anual, examinándose la modelación de material en suspensión, a través de perfiles de turbiedad ligados al modelo físico propuesto por Rouse (1937). Concluyéndose que la cuenca amazónica peruana transporta de sedimentos en suspensión al año, y un caudal de . El rio Ucayali aporta la mayor cantidad de sedimentos con 61.2 %, la cuenca del rio Marañón 30.4 % y la cuenca el Napo 8.4 %. En el pie de monte el río Marañón conduce , el río Huallaga , y el río Ucayali . Además se observa una fuerte variabilidad temporal tanto en caudales líquidos como sólidos, sobre todo en los ríos de montaña, que se atenúa conforme se acerca a la planicie. 2.1.3. MORERA JULCA, Sergio Byron/2010/Lima - Perú “DINÁMICA DE LA PRODUCCIÓN DE SEDIMENTOS EN LA CUENCA DEL RÍO SANTA”, esta tesis tuvo como objetivo establecer la dinámica de la producción de sedimentos en la cuenca del río Santa, donde para entender la dinámica de la producción de sedimentos conllevo un análisis de la variabilidad espacio-temporal que es compleja debido al escenario Físico-climático y al uso del agua: poblacional, hidroeléctrico, minas y agricultura en el trayecto del río Santa. Concluyéndose que para la estación Condorcerro (479 msnm) se produce una media anual de de sedimentos en suspensión y de caudal líquido, del total de la producción de sedimentos anual es descargado en épocas de lluvias, en transición y solo en estiaje, dichos valores cambian para los caudales líquidos en 60.3 %, 26.2 % y 13.5 % respectivamente. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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2.1.4. MEDINA MAZARIEGOS, Camilo Ernesto/2009/Cádiz - Guatemala “MODELOS NUMÉRICOS Y TELEDETECCIÓN EN EL LAGO DE IZABALGUATEMALA”, la presente tesis doctoral tuvo como objetivo “Desarrollar una metodología que combine la aplicación de modelos numéricos, teledetección y datos de campo, que permita la estimación y seguimiento de procesos físicos del lago de Izabal (el balance hídrico y el transporte de sedimentos), donde se hace mención sobre la utilización de modelos numéricos que se emplean para realizar estudios de procesos físicos en aguas continentales, hidrodinámica de lagos, descarga de agua, carga de sedimentos de ríos, y demostrándose su utilización en el transporte de sedimentos en el interior de lagos, para el lago en estudio, de igual manera se demuestra el uso de diversos sensores. Concluyendo que la combinación de técnicas de teledetección con medidas in situ permitió conocer la variabilidad espacial y temporal de los factores que inciden en los procesos hidrológicos estudiados, como la precipitación pluvial anual, los tipos de suelos, relieve de la cuenca, variación de la cobertura vegetal y uso de la tierra de la cuenca mediante la combinación de imágenes satelitales. 2.2. Base teórica 2.1.5. Erosión Erosión es la denudación de la superficie terrestre, por efecto del agua, los glaciales y el viento. La erosión por el agua es la más frecuente y se denomina erosión hídrica, y se genera al caer la lluvia sobre la tierra, levantando las partículas rocosas u orgánicas sueltas, llevándolos a los lugares más bajos, escarbando surcos en su recorrido y conduciéndolos hasta los cauces de los arroyos y ríos. Este efecto es más notorio en los terrenos agrícolas y los que carecen de cobertura. (Carrasco, 2014) Otra definición indica que es el efecto de la depresión producida en la superficie de un cuerpo por el roce de otro, generando formas de las más diversas. La erosión altera o modifica la corteza terrestre por acción de los diversos agentes intemperizantes. 2.1.5.1. Tipos de erosiones 2.1.5.1.1. Erosión eólica La erosión eólica es llevada a cabo por el viento. Este tipo de erosión está condicionada por la ausencia de vegetación y la presencia de partículas sueltas en la superficie. El viento transporta las partículas de los suelos de tres maneras: o Por arrastre: Las partículas más gruesas (500 - 2000 micrones). o Por saltación: Las partículas medianas (100 - 500 micrones). o En suspensión: Las partículas pequeñas o livianas (< 100 micrones). La erosión eólica se ejerce mediante dos procesos: La deflación y la abrasión.


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La deflación Derivado del latín soplar, se produce cuando el viento levanta los fragmentos sueltos del suelo. Este proceso actúa donde la superficie del terreno está completamente seca y recubierta de pequeños granos de arena sueltos procedentes de la meteorización de la roca o previamente depositadas por el agua en movimiento, el hielo o las olas. Es así como los cursos de los ríos secos, las playas y las áreas recientemente cubiertas por depósitos glaciares son muy susceptibles a la deflación.

La abrasión Requiere del transporte de elementos cortantes por el viento, estos fragmentos desprendidos chocan con la superficie de las rocas y las desgastan. Este proceso origina orificios y acanaladuras en la roca.

Su origen se da en las regiones llanas de clima árido y donde particularmente no está protegida por vegetación. Cuando las precipitaciones llenan esta depresión, se origina una charca o laguna, a medida que el agua se evapora, el barro del fondo se seca, se agrieta y da lugar a escamas y fragmentos de barro seco que son fácilmente transportados por el viento. En aquellos lugares donde también se encuentre ganado doméstico, éste pisotea los bordes de la depresión hasta convertirla en una masa de barro, eliminando su protección vegetal y facilitando así su erosión cuando está seca.


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2.1.5.1.2. Erosión fluvial La erosión fluvial es la que llevan a cabo los cursos de agua continentales (ríos y torrentes), la energía cinética del agua determina la intensidad de la erosión y depende de la energía potencial, que se debe a la diferencia de altura entre la zona donde discurre y el nivel del mar. La energía cinética no es uniforme a lo largo del curso del río y es mayor en el tramo alto, de mayor pendiente y menor en la desembocadura. Ello determina una erosión diferencial que modifica el perfil longitudinal del curso del río, evolucionando hacia un modelo teórico, el denominado perfil de equilibrio, en el que cada punto del mismo recibe por sedimentación la misma cantidad de materiales que pierde por erosión. Los cambios de nivel de base (transgresiones y regresiones marinas) determinan un nuevo perfil de equilibrio. Entre los tipos de erosión fluvial se reconocen: Erosión provocada por los ríos La erosión debida a las aguas corrientes, sigue las mismas etapas en que se divide de forma natural el curso de un río. Hay una primera etapa en que la erosión mecánica provocada por el agua y los materiales que arrastra es muy intensa en el curso alto del río. En la segunda etapa, de transporte, la erosión mecánica sigue activa pero empieza a actuar la erosión química.

La acción erosiva de un río se debe a la energía del agua. Esta Energía es capaz de arrancar trozos de roca, estos trozos son arrastrados por la corriente y desprenden nuevos fragmentos. Como el cauce no es regular, se suelen producir remolinos que arrastran arenas y gravas, puliendo el fondo del río y creando cavidades. Otras veces, la pendiente elevada hace que el agua forme saltos, cascadas o cataratas, algunas de las cuales llegan hasta los 1000 metros de altura. La zona de salto retrocede gradualmente aguas arriba a medida que se desgasta. 2.1.5.1.3. Erosión biológica Este tipo de erosión está influenciada por las actividades de los seres vivos, la cual modifican el paisaje, a veces, de forma lenta y casi imperceptible y, otras, de forma rápida y violenta. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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La acción de los vegetales Las plantas superiores, que tienen raíces, ejercen una labor intensa de excavación mecánica del suelo, en busca del agua que necesitan para su subsistencia. Algunas de estas raíces son capaces de atravesar sustratos de rocas blandas o, incluso, romper otras más duras.

La acción erosiva de los animales Pequeños invertebrados como los gusanos y algunos insectos airean el suelo, pero también contribuyen al proceso de meteorización de la roca madre al permitir la entrada de aire y agua, así como de microorganismos productores de secreciones que reaccionan químicamente con la roca, transformándola y erosionándola. Los animales ejercen una erosión mecánica con la excavación o construcción de nidos y madrigueras, así como por el paso de grandes manadas por las mismas sendas. Finalmente, producen secreciones y excreciones de materiales que tienen un alto poder corrosivo y pueden descomponer las rocas, facilitando la acción de otros agentes.


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La acción del ser humano El ser humano mediante la tala y la quema, la actividad industrial, excavaciones para conseguir metales y explotación de pozos petroleros, entre otros, ejerce acciones sobre el suelo que promueven la erosión, potenciando en la mayoría de los casos las acciones de los diferentes tipos de erosión ya mencionados.

2.1.5.1.4. Erosión hídrica Se denomina erosión hídrica, a aquella que se produce cuando las partículas del suelo son arrastradas por el agua de lluvia. En la naturaleza este es un fenómeno muy común que provoca el nivelamiento de las montañas y la formación de mesetas, llanuras, valles y deltas. Es claro que este caso la erosión es lenta; pero cuando el hombre con el mal manejo del suelo acelera el proceso, este ya se hace destructivo. La erosión hídrica está relacionada con distintos procesos los más comunes se describen a continuación: Erosión por salpicadura Consiste en la desagregación y el movimiento de partículas del suelo, causados por el impacto de las gotas de las lluvias.


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Erosión laminar Es la eliminación de una capa delgada relativamente uniforme de suelo superficial, debida a la lluvia y a la escorrentía superficial.

Erosión en surcos o regueros Es un proceso habitual en los terrenos con pendiente, especialmente los labrados recientemente, en los que se forman, de forma aleatoria, pequeños pero numerosos canales, de pocos centímetros de profundidad, tiene lugar principalmente en cultivos recientemente abandonados y taludes en carreteras.

Erosión en cárcavas Es un proceso en el que el agua se acumula y crea canales estrechos, arrastrando, en un corto periodo, el suelo de estos canales hasta una profundidad considerable, haciendo imposible la labor agrícola con maquinaria ordinaria. Las cárcavas alcanzan habitualmente entre 0.5 y 25-30 m de profundidad, y se forman en situaciones y tipos de roca específicos.


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Erosión en túnel, subfunción Se produce en los suelos propicios para la formación de conductos subterráneos. A menudo se trata de suelos que contienen capas arcillosas que se contraen o expanden en función de la humedad, o capas que se dispersan espontáneamente con el agua durante las lluvias.

2.1.5.2.

Variables influyentes en la tasa de erosión Clima

La variable climática más importante es la lluvia, debido a su fuerte influencia en ciertos procesos de erosión hídrica (erosión de impacto, riles, cárcavas, etc.) (Morgan, 2005). Sin embargo, no todas las tormentas son iguales, por lo que existen algunas más erosivas que otras. Variables como cantidad de agua caída (mm) e intensidad de la tormenta (mm/hr), son las que determinan la erodabilidad del evento. Así, en una tormenta cuya intensidad es relativamente baja, las tasas de infiltración no serán superadas, por lo que no se producirá escurrimiento superficial, soslayando el proceso de erosión laminar, así como la formación de riles y cárcavas. Además, dicha tormenta no producirá erosión de impacto relevante, pues el tamaño de sus gotas no contará con suficiente energía cinética como para desprender las partículas de suelo superficial desnudo. Por otro lado, una tormenta intensa, no sólo presenta un alto potencial de erosión de impacto, sino que también genera escorrentía superficial, dando lugar a los procesos erosivos anteriormente mencionados (García-Chevesich, 2008). Vegetación La vegetación actúa como cubierta protectora, estableciéndose como un buffer entre el suelo y la atmósfera (Morgan, 2005). Como regla general, la efectividad de la vegetación para reducir la erosión de impacto depende directamente de la altura y continuidad de la copa de los árboles, así como la densidad de la cobertura superficial (pastos, hierbas y arbustos). Estudios demuestran que las hojas lobuladas, típicas de especies arbóreas latifoliadas, forman gotas cuyo diámetro dobla el de las gotas de lluvia (Brandt, 1989). Además, se dice que a siete metros de altura de copa, las gotas que impactan el suelo lo hacen a una velocidad equivalente al 90% de su ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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velocidad máxima, lo cual indica que a mayor altura de copa, mayor erosión se produce (Figura 1). En otras palabras, si bien las copas de los árboles interceptan la lluvia, éstas no reducen la energía cinética de las gotas de agua. Como resultado, las tasas de erosión de impacto bajo las copas de los árboles pueden ser hasta tres veces mayores que las producidas en suelos desnudos que reciben precipitación directa (García-Chevesich, 2008). Figura N° 1: Las copas de los árboles no reducen la energía cinética de las gotas de agua.

En la imagen, se aprecian raíces expuestas debido a la erosión de impacto producida bajo árboles de copas altas.

Hojarasca En ambientes boscosos o similares, los cuales no han sido, significativamente, alterados por el hombre, las capas superficiales de suelo se encuentran cubiertas por una hojarasca (Figura 5), compuesta, principalmente por hojas y ramas provenientes de la masa arbórea. Al igual que la cobertura vegetal, la hojarasca también protege el suelo contra la erosión de impacto, impidiendo que la gota de lluvia golpee directamente la superficie del suelo. Por otro lado, la hojarasca disminuye la velocidad del flujo superficial, debido al aumento en la rugosidad por la que éste viaja (García-Chevesich, 2008).

Figura N° 5: la presencia de hojarasca es fundamental para controlar la erosión, pues protege el suelo contra el impacto de las gotas d lluvia

Tipo de suelo No todos los suelos son iguales en términos de su resistencia a la erosión. La erosibilidad de un suelo en particular está en función de variables como textura, contenido de materia orgánica, estructura y permeabilidad (Morgan, 2005). La textura de un suelo es importante para definir su nivel de ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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erodabilidad, pues no todas las clases texturales se erosionan con la misma facilidad. Es interesante darse cuenta que son las partículas medianas las que más fácilmente se erosionan. Si bien las partículas más finas son más livianas, éstas poseen una mayor superficie de contacto entre ellas y, por lo tanto, una mayor cohesividad, lo que las hace más resistentes a la erosión. Por otro lado, las partículas más gruesas son más pesadas, lo que también aumenta su resistencia a la erosión. Determinando cuatro variables (porcentaje de limo, porcentaje de materia orgánica, estructura y permeabilidad), se puede estimar un índice de erosibilidad para un suelo dado (Foster et al. 1981), por medio de la siguiente ecuación: (

)

(

)

(

)

Donde OM es el porcentaje de materia orgánica; S1 es un índice de estructura: Granular muy fina (1), Granular fina (2), Granular gruesa (3), bloque-laminar-masiva (4); P1 es un índice de permeabilidad: Rápida (1), Moderada a rápida (2), Moderada (3), Lenta a moderada (4), Lenta (5) y muy lenta (6); M = (%MS + %VFS)*(100 - %CL). La variable %MS representa el porcentaje de partículas entre 0.002 y 0.05 mm (supuestamente, limo). Del mismo modo, %VFS se refiere a arena muy fina (0,05 – 0,1 mm) y %CL, partículas menores que 0.002 mm de diámetro (arcillas). El término K representa la erodabilidad del suelo, expresada en unidades de Mg/ha por ha-hr/MJ-mm. Los valores de K se encuentran entre 0 (suelo no erosionable) y 1 (suelo muy erosionable). Topografía La topografía es una variable muy importante al momento de predecir la erosión y sedimentación en un sitio dado. Factores como inclinación y largo de la pendiente determinan la cantidad y velocidad del escurrimiento superficial que se generarán producto de una tormenta dada. La distancia horizontal en la que viaja una partícula de suelo desprendida por el impacto de una gota de lluvia, está en directa relación con la inclinación de la pendiente. Por otro lado, la longitud de la pendiente influye en la profundidad y, por ende, el poder erosivo del flujo superficial que se genere, siendo estas variables mayores en las secciones más bajas de la ladera, debido a una mayor área de contribución (Morgan, 2005; Brooks et al., 2003; García-Chevesich, 2008). Velocidad del flujo La velocidad del caudal influye fuertemente en la erosión hídrica. Se sabe que la velocidad mínima para desprender y transportar una partícula de suelo está en función del diámetro de ésta. Sin embargo, una vez que la partícula ha sido desprendida, se necesitará menos energía para que ésta siga en movimiento. Así, Hjulstrom (1935) determinó la velocidad mínima requerida para el desprendimiento (erosión), transporte y depositación de partículas de suelo, según su diámetro, relación que se ilustra en la Figura 7. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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Figura 7: Diagrama de Hjulstrom, el cual indica la velocidad mínima requerida para desprender, transportar o depositar partículas de suelo, según su diámetro, para flujos de agua. Uso de la tierra Pese a lo expuesto en este capítulo, la realidad actual hace que las características de las concentraciones de sedimento en los ríos productos de la erosión dependan, casi exclusivamente, de las actividades humanas (manejo de la tierra) a nivel de cuencas hidrográficas (García-Chevesich, 2008). Actividades forestales como la tala, sobrepastoreos y construcción de caminos, entre otras, representan una enorme alteración en el ciclo hidrológico, lo que se traduce en una disminución de la intercepción de copa y la capacidad de infiltración de los suelos, debido al uso de maquinaria pesada. Dichos disturbios generan gran cantidad de erosión y sedimentación. Otro factor importante dentro de las actividades humanas es la minería, sobre todo cuando se practica en zonas con climas lluviosos. Por último, los incendios forestales y algunas quemas controladas alteran fuertemente el ciclo hidrológico de las cuencas.


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Figura N° 8: el sobrepastoreo es una

Figura N° 9: los incendios forestales

práctica muy común en países no

dejan la superficie del suelo expuesta

desarrollados

a la erosión hídrica.

2.1.5.3.

Procedimientos para determinar la erosión del suelo 2.1.5.3.1. Ecuación Universal de Pérdida de Suelo

(USLE) La Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE) es un método cuantitativo de evaluación indirecta de la pérdida de suelo por procesos de erosión hídrica. La estima de la erosión se realiza a partir de la modelización de la respuesta del sistema natural suelo frente a la precipitación pluvial. USLE es un método que utiliza seis factores: erosividad de la lluvia (R), susceptibilidad de erosión del suelo (K), largo de la pendiente (L), magnitud de la pendiente (S), cubierta y manejo de cultivos y residuos (C), y prácticas de conservación (P), para estimar la perdida de suelos promedio (A) por el periodo de tiempo representativo por R, generalmente un año.

Dónde: A: Índice que representa la pérdida total de suelo por unidad de área en T/ha R: erosividad, índice que representa la capacidad de la lluvia de provocar la erosión. K: erodabilidad, índice relativo a las propiedades inherentes al suelo y que refleja su mayor o menor susceptibilidad a la erosión. : Factor topográfico (adimensional). S: declividad, magnitud de la pendiente de la ladera. C: índice relativo o factor de uso y manejo del suelo (adimensional). : Índice relativo a la práctica conservacionista adoptada (adimensional). La erosividad (R), puede ser calculada utilizando la expresión de Lombardi Netoy Moldenhauer (1980): (

)

Dónde: R: índice medio de erosividad anual. : Precipitación media mensual. P: precipitación media anual.


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La erodabilidad K representa la susceptibilidad del suelo a la acción erosiva y será función de las características físicas de los suelos: textura, permeabilidad, capacidad de filtración, estructura, granulometría, contenido de materia orgánica, etc. A continuación se muestran los parámetros mediante tablas para el cálculo del valor de la erodabilidad K: TIPO DE SUELO A B C D

RANGO DE VARIACIÓN K 0.16 - 0.23 0.13 – 0.38 0.13-0.18 0.07-0.12

CLASIFICACION DE SUELOS

DESCRIPCIÓN

SUELO TIPO A

De bajo potencial de escurrimiento, buena permeabilidad, por lo que la infiltración mantendrá valores altos, aún cuando estén húmedos. Pertenecen a este grupo los suelos gravosos, gravo-arenosos y arenosos gruesos.

SUELO TIPO B

Mantienen moderadas velocidades de infiltración y mayores valores de escurrimiento. En este grupo se consideran a suelos arenosos, limo-arenosos con reducida presencia de materia coloidal.

SUELO TIPO C

En estos suelos la infiltración es lenta, es frecuente la presencia de material muy fino, mezclados con partículas gruesas. A este grupo pertenecerán los suelos franco-arcillosos y franco-arcillo-arenosos.

SUELO TIPO D

Estos suelos son los que presentan mayor potencial de escurrimiento. Se considerarán como suelos de este grupo a los de grano fino, que forman capas prácticamente impermeables por lo que la infiltración será muy lenta. En este caso se considerarán a los suelos arcillosos.

Es el factor topográfico, el cual se obtiene por medio de la expresión por Bertoni (1959):

(

) M se obtiene de la siguiente tabla:

PENDIENTE (%) <1 1.0 a 3.0 3a5 >5

m 0.2 0.3 0.4 0.5

Dónde: : Factor topográfico. L: factor de pendiente. : Angulo d las pendientes.


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S es la pendiente del terreno que puede determinarse con la fórmula de Taylor-Schwarz:

[√

√

√

√

]

S también se puede determinar mediante la diferencia de alturas, entre su longitud.

Índice relativo o factor de uso y manejo del suelo C, se obtiene de las siguientes tablas: ÍNDICE DE FACTOR “C” DE USO DEL SUELO Cobertura vegetal C Bosque no intervenido 0.001 Bosque intervenido 0.34 Tierras erosionadas con escasa vegetación 0.80 Suelo desnudo 1 Cultivos extensivos en hileras, ejemplo maíz 0.50 Yuca y similares de 1° año 0.20-0.80 Palmera, café, cacao 0.10-0.30 Pastos 0.07 Hortalizas 0.30 Tabla de valores de cobertura vegetal (C)


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conservacionista

El índice relativo , se obtiene de la siguiente tabla:

a

FACTOR DE PRACTICA CONSERVACIONISTA TECNICA Curvas de nivel (pendientes entre 5 % y 20 %) Bandas anti erosivas de 2 a 4 m (pendientes entre 5 % y 25 % ) Protección con hierbas comunes Terrazas de 80 cm. Combinadas con curvas de nivel (pendientes entre 5 % y 15 %)

la

práctica

FACTOR 0.1-0.7 0.1-0.3 0.01 0.1

2.1.5.3.2. Método de Onstad Foster (AOF) La metodología AOF es un procedimiento matemático para estimar los potenciales de desprendimiento y transporte del suelo, incluyendo las proporciones relativas de erosión en surcos e inter-surcos, para laderas compuestas por uno o más segmentos con distintas características. Utiliza una versión modificada de USLE para estimar el desprendimiento de suelo.

Dónde: Y: es el desprendimiento de sedimento en T/ha. W: es un término de energía que es la suma de los componentes de energía pluvial y de escurrimiento. El componente de energía pluvial se deriva del índice de erosión pluvial (EI) de USLE, y el componente de energía de escurrimiento es una función de la tasa de escurrimiento de tempestad ( milímetros (mm) hora ( ) y volumen (Q.mm). Los otros factores son iguales que en el USLE. (

∑

)

Dónde: A: área de la superficie en . I: intensidad de la tormenta. C: coeficiente de escorrentía. 2.1.5.3.3. Ecuación universal de pérdida de suelo Modificada. (

)

Dónde: Y: es el desprendimiento de sedimento de la cuenca T. Q.: volumen de escurrimiento en . ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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: es la velocidad máxima de caudal en segundos ( los otros factores son iguales que en el USLE.

), y

Las unidades de Y se convierten en T/ha cuando Q es en mm y es en mm/hr. El factor de escurrimiento ( ) proporciona una fuente de energía y, como la tasa de escurrimiento por unidad de superficie disminuye a medida que aumenta la superficie de drenaje, el modelo contiene una tasa de desplazamiento implícita. MUSLE es útil en cuencas con superficie de alrededor de . 2.1.5.3.4. Modelo Musgrave Modelo para estimación de pérdida de suelo por erosión hídrica, en este modelo de Musgrave la cantidad de erosión, está dada por:

En donde: E: estimación de la pérdida del suelo por erosión hídrica en T/año C: cobertura vegetal. E´: erodabilidad relativa del suelo. S: pendiente en porcentaje. L: longitud de pendiente. : Precipitación máxima en 30 min (mm). 2.1.5.3.5. Modelo de SLEMSA Este modelo Soil Loss Estimator for Southem África, fue desarrollado en Zimbaue: (

)

En donde: C: cobertura vegetal. K: erodabilidad, índice relativo a las propiedades inherentes al suelo y que refleja su mayor o menor susceptibilidad a la erosión. X. factor adimensional que combina la longitud y la pendiente.


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2.1.6. Sedimentación Proceso mediante el cual se acumulan partículas de tierra o suelo en el fondo de los cuerpos de agua haciendo que disminuya el espacio disponible para el almacenaje del agua en ríos, lagos y quebradas. El movimiento de los sedimentos reduce la vida útil de los reservorios de agua, debido al aumento de éstos tanto en suspensión como de arrastre. (Felices, 1998) 2.1.6.1.

Fuentes de los sedimentos

La fuente principal la constituyen los suelos y rocas que se encuentran en la cuenca, y el agua y el viento son, en nuestro medio, los principales agentes de erosión y de transporte. Por otro lado, dada la actividad del hombre en el medio que lo rodea, las fuentes del sedimento pueden clasificarse en naturales y artificiales. Naturales - Erosión de la superficie del terreno: El suelo, capa delgada y frágil, experimenta la acción del viento y la lluvia. El viento arrastra y levanta partículas (transporte eólico) que llegan a depositarse en las llanuras, o caen directamente en las corrientes. Las gotas de lluvia o granizos, al impactar contra el terreno, mueven o arrancan partículas de suelos y rocas. El escurrimiento superficial desprende y acarrea también partículas de las capas superficiales del terreno. La cantidad de material acarreado es tanto mayor cuanto más frecuentes y violentas son las lluvias o los vientos, y menos densa es la cobertura vegetal del suelo. - Erosión del cauce principal y sus tributarios: Una vez que el escurrimiento superficial se ha iniciado, y como consecuencia de las irregularidades topográficas, se crean en primer lugar arroyos, los cuales aumentan gradualmente su caudal y se transforman en torrentes, estos últimos con gran capacidad erosiva y transportadora. Además, cuando los ríos se desbordan o abandonan su cauce, su acción erosiva y transportadora es notable y, en ocasiones, catastrófica. Los ríos pueden ser juveniles, maduros y viejos. A cada una de estas tres etapas en la vida de un río o valle, corresponden cambios graduales en su perfil longitudinal, en su corte transversal y en su trazado o curso, pues el río profundiza, ensancha y alarga su cauce por la erosión continua de los materiales que constituyen su lecho y riberas. De esta manera, el río acarrea materiales de diversos tamaños, depositándolos, en forma graduada a lo largo de su perfil longitudinal, según varía la velocidad de su corriente; primero se depositan los materiales más gruesos, mientras que en la zona de planicie se deposita parte del material fino, y el resto sigue su recorrido hacia el mar. - Movimientos naturales del terreno: Los deslizamientos de grandes masas de tierra y rocas ayudan a que mucho material quede suelto y sin protección. Con el transcurso del tiempo y por la acción de la lluvia y el viento, estos materiales llegan a las corrientes.


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Artificiales - Destrucción de la vegetación: El hombre destruye irracionalmente bosques y praderas para el cultivo, o para el desarrollo urbano o industrial. Sin duda, estas actividades son las que más sedimentos producen, ya que de esa manera se priva al suelo de su manto protector. - Obras de ingeniería: La construcción de caminos, vías férreas, presas, plantas industriales, ciudades, etc, para desarrollar una región, hace que grandes volúmenes de materiales sean removidos y queden más sueltos que en su estado natural, se modifican las pendientes del terreno, y otros materiales quedan expuestos sin protección, lo que facilita su transporte hacia las corrientes y cuerpos de agua. - Explotación de minas y canteras: Todas estas actividades rompen y fracturan rocas y suelos, y producen al final grandes cantidades de materiales en forma de partículas pequeñas o polvo. - Desechos urbanos e industriales: Son los materiales arrastrados por el drenaje y que son arrojados directamente a ríos y lagos. 2.1.6.2.

Clasificación de los sedimentos

Los sedimentos naturales están constituidos por una gran variedad de partículas que difieren entre sí en tamaño, forma y densidad. Desde el punto de vista de la resistencia que oponen a ser arrastrados se distinguen dos clases: cohesivos y no cohesivos. - Sedimento no cohesivo o friccionante: también denominado material granular es el formado por granos gruesos o partículas sueltas, como arenas y gravas. La fuerza de gravedad predomina sobre cualquier otra fuerza, Por ello todas las partículas gruesas tienen un comportamiento similar. - Sedimento cohesivo: es el formado por partículas de grano muy fino, constituidas por minerales de arcilla, que se mantienen unidas entre sí por la fuerza de cohesión, la cual se opone a que las partículas individuales sean separadas o del conjunto. Esa fuerza de unión es considerablemente mayor que el peso de cada grano, y es la que resiste a las fuerzas de arrastre y sustentación. 2.1.6.3. Propiedades de los sedimentos Las características que definen los procesos de suspensión, transporte y deposición del sedimento dependen no sólo de las condiciones del flujo sino también de las propiedades del sedimento, como son: Tamaño: La propiedad más importante de una partícula de sedimento es su tamaño por lo cual, ha sido la única propiedad que caracteriza los sedimentos. Solamente si la forma, densidad y distribución granulométrica son semejantes en diferentes sistemas hidráulicos, se pudiese considerar que la variación de su tamaño define la variación del comportamiento del sedimento. En la siguiente tabla se presenta la clasificación de tamaño de partículas según su diámetro.


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Tabla N° 2: Clasificación de tamaño de partículas según escala de Wentworth (1922).

Forma: Es una característica que determina el modo de movimiento de la partícula (grano de forma aplanada, en el lecho, difícilmente se mueve por rotación, pero sí se desplazan fácilmente o, eventualmente pueden saltar) Normalmente se define a través de la redondez, esfericidad y el factor de forma. Densidad: Es la relación entre la masa que posee una partícula y su volumen. Peso específico: Es la relación entre el peso de la partícula y su volumen. Es igual al producto de la densidad por la aceleración de la gravedad. Porosidad n: Se define como la relación entre el volumen de vacíos y el volumen de granos o volumen de sedimentos. Velocidad de caída, w: Es la velocidad límite que adquiere la partícula cuando cae en agua destilada, en reposo, de extensión infinita a una temperatura constante de 24 grados centígrados. RUBEY, propuso para partículas entre limos y gravas, la expresión: [

]

Dónde: √

√


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: Velocidad de caída, en m/s D : Diámetro de la partícula, en m :( ) : Peso específico del agua, en : Peso específico del sedimento, en : Viscosidad cinemática del agua, en

Diámetro Tamizado: Se refiere a la abertura mínima de la malla por la cual pasa una partícula. Se determina mediante el tamizado de una muestra y definiendo una curva granulométrica. Diámetro de Sedimentos: Es el diámetro de una esfera equivalente de igual densidad y velocidad de caída que la partícula sólida, cayendo libremente en un líquido de extensión infinita que tiene la misma temperatura que el líquido dentro del cual cae la partícula en cuestión. Se determina midiendo la velocidad de caída de la partícula en el líquido e igualando dicha velocidad a la de la esfera de igual densidad que cae en el mismo líquido, a la misma temperatura. Es un tamaño variable que depende del líquido y de la temperatura de este. Una misma partícula sólida puede tener varios diámetros de sedimentación, dependiendo del tipo de líquido y su temperatura. Diámetro de Sedimentación Estándar: Es el diámetro de sedimentación correspondiente al agua destilada a 24°C. Esta medida fue establecida para permitir una normalización de la velocidad de sedimentación en orden a independizarla del líquido y la temperatura. Diámetro Nominal: Es el diámetro de una esfera que tiene el mismo volumen que la partícula sólida. Dimensiones Triaxiales: Dadas las variadas formas de las partículas, a veces se utiliza tres dimensiones lineales en la dirección de tres ejes mutuamente perpendiculares para caracterizar el tamaño de las partículas; a la dimensión máxima se le denomina “a”, a la intermedia “b” y a la menor “c”, como se muestra en la figura.


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2.1.7. Transporte de sedimentos Los sedimentos que transporta una corriente de agua son consecuencia natural de la degradación del suelo, puesto que el material procedente de la erosión llega a las corrientes a través de tributarios menores, por la capacidad que tiene la corriente de agua para transportar sólidos, también por movimientos en masa, o sea, desprendimientos, deslizamientos y otros. Según su comportamiento, al ser transportado por el flujo, el sedimento se puede diferenciar en tres grandes grupos: el de arrastre de fondo o carga de fondo, en suspensión o carga en suspensión y el de saltación. (Unicauca, 2011) 2.1.7.1. Arrastre de fondo o carga de fondo El arrastre de fondo es la forma más agresiva de transporte de materiales en los ríos, está relacionada con la existencia de esfuerzos tangenciales muy superiores al crítico o de resistencia de los materiales del fondo. El arrastre de fondo es el material que forma el fondo del cauce y que es arrastrado por la corriente dentro de una capa adyacente al fondo y cuyo espesor es igual a dos veces el diámetro de la partícula considerada Este tipo de material está constituido por partículas de mayor tamaño, que rueda o se desliza siempre en contacto con el fondo.

2.1.7.2. Transporte en suspensión Si el material del fondo es fino o la corriente tiene una velocidad alta que genera una fuerte turbulencia, la corriente tiene suficiente poder para levantar las partículas del fondo y mantenerlas en suspensión. También pueden mantenerse partículas en suspensión que proceden de aguas arriba y ellas reciben el nombre de gasto de lavado. (Catedu, 2000) El material en suspensión está constituido por partículas muy finas y se halla distribuido en toda la sección transversal, dando color al agua.


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2.1.7.3. Transporte por saltación Movimiento en el que las partículas se mueven aguas abajo dando rebotes o saltos, a veces tocando el fondo y a veces avanzando en suspensión hasta que vuelven a caer al fondo.

2.1.7.4. Transporte total Está formado por todas las partículas que son transportadas por el río, procedan del fondo, de transporte en suspensión y transporte en saltación. (Anónimo, 2009) Dónde: : Transporte de solido total, en Kg/hora o Ton/año : Transporte de solido en el fondo. : Transporte de sólidos en suspensión. : Transporte de solidos por saltación. 2.1.7.5. Ecuaciones de transporte de fondo Entre los métodos para evaluar el arrastre dentro de la capa de fondo, cuyo espesor (aproximado es igual a dos veces el diámetro de las partículas”, se encuentran según Maza A., J. A. y García F., M. (1996), los propuestos por: DuBoys (1879) y Straub (1935); Schoklitsch (1914, 1950); Shields (1936); Meyer-Peter y Müller (1948); Kalinske (1947); Levi (1948); Einstein (1942) y Einstein-Brown (1950); Sato, Kikkawa y Ashida (1958); Rottner (1959); Garde y Albertson (1961); Frijlink (1962); Yalin (1963); Pernecker y Vollmer (1965); Inglis y Lacey (l968) y Bogardi (1974)”. A continuación se presentan algunos de los métodos de antes mencionados: 2.1.7.5.1. Método de Schoklitsch Schoklitsch propuso en 1914, una primera ecuación para evaluar el arrastre de fondo, la modificó varias veces hasta que en 1950 fue dada a conocer en su versión final. [

]

(

)

[

]

(

)


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Dónde: : Transporte unitario de lecho en el fondo o carga de fondo expresado en peso. : Transporte unitario de lecho en el fondo o carga de fondo expresado en volumen. D: diámetro represantativo. : Caudal unitario líquido del río (m3/s-m) Cuando el tamaño de las partículas no es uniforme, Schoklitsch recomienda que se utilice como diámetro representativo de la mezcla el . D: S : pendiente hidráulica del río. : Densidad relativa de las partículas sumergidas. : Peso específico del sedimento. Rango de los datos y límites de aplicación: Schoklitsch propuso varias fórmulas de transporte, para lo que utilizó los datos obtenidos por Gilbert y resultados de observaciones realizadas en los ríos Danubio y Aare. Por ello, no se dan límites de aplicación a las ecuaciones presentadas, aparte de los ya indicados en función del diámetro de las partículas. García F., M. y Maza A., J. A. (1996).

2.1.7.5.2. Método de Meyer – Meter y Müller Las fórmulas de Meyer - Peter y Müller para calcular el arrastre en la capa de fondo, fueron obtenidas a partir de experiencias realizadas de 1932 a 1948 en el Instituto Tecnológico Federal de Zurich. Un resumen de todas ellas fue presentado en 1948. Los autores mencionados efectuaron cuatro series de pruebas, al final de las cuales propusieron una fórmula para cada una, aunque la última, abarca todos los resultados obtenidos y por tanto, es de carácter general, por lo que es la que se incluye en este texto. García F., M. y Maza A., J. A. (1996). [( )

[( )

(

]

]


)

(

)

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Para canales muy anchos, B> 40 m, se tiene:

Dónde: : Transporte unitario de lecho en el fondo o carga de fondo expresado en peso. : Transporte unitario de lecho en el fondo o carga de fondo expresado en volumen. : Diámetro represantativo. : Aceleración debido a la fuerza de gravedad : Rugosidad debida a las partículas de sedimento en fondo plano : Coeficiente de rugosidad de Manning. : Densidad relativa de las partículas sumergidas. : Peso específico del sedimento. : Peso específico del agua. : Parámetro de Shields. Rango de los datos y límites de aplicación Mínimo Tamaño de las partículas (D y Dm) Uniformes y no uniformes en m Pesos específicos, en pendientes Tirantes, en m Gastos líquidos, en

Intermedio

0.0004 1250 0.0004 0.01 0.002

Máximo 0.030

2680

4200 0.020 1.20 4

2.1.7.5.3. Método de DU BOYS Es la fórmula más antigua que se conoce para el cálculo del gasto sólido de fondo. Fue publicada en 1879 por DU BOYS, quien partió de la suposición de considerar que el transporte de fondo se producía por medio de capas cuyo espesor era del mismo orden de magnitud que el diámetro de las partículas constituyentes del lecho. Consideró también que las distribuciones verticales de velocidades y del corte eran lineales. (Aguirre J, 2000) DU BOYS introdujo el concepto de fuerza tractiva crítica. La ecuación que obtuvo fue: (

)


Página 30


Dónde: : Transporte solido de fondo por unidad de ancho en : Parámetro que depende del diámetro de las partículas. : fuerza tractiva de la corriente en : fuerza tractiva critica en Los valores de y de fueron obtenidos por STRAUB, en 1935, para arena con granulometría uniforme a partir de las mediciones de GILBERT y aparecen en la Figura N° 3. Respecto a esta fórmula existen algunas críticas. La fórmula de DU BOYS no se usa en la actualidad; la mencionamos por su valor histórico y teórico.

Figura N° 3: curvas para la aplicación de la fórmula de DU BOYS 2.1.7.5.4. Método de FRIJLINK FRIJLINK, ingeniero holandés, realizó un estudio comparativo entre las diferentes fórmulas usadas para el cálculo del gasto sólido de fondo y mostró gráficamente (Figura N° 4) que cada una de ellas puede expresarse por medio de una relación entre dos parámetros adimensionales, que son: √


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Expresiones en las que: : Transporte de material solido en : Diámetro medio de las partículas. : Aceleración de la gravedad. : Peso específico relativo del material sumergido. : Radio hidráulico. : Gradiente de la línea de energía. : Coeficientes de rizos : es la intensidad de transporte. : es la intensidad de Movimiento. FRIJLINK encontró, basándose en experiencias de laboratorio y mediciones en ríos, que los parámetros X e Y podían vincularse mediante la ecuación siguiente:

Siendo e la base de los logaritmos neperianos Reemplazando los valores de X e Y y simplificando se obtiene: √

(

)

Que es la fórmula de FRIJLINK para el cálculo del gasto sólido de fondo.

Figura N° 4: Comparación de las fórmulas de KALINSKE, EINSTEIN MEYERPETER Y FRIJLINK


Página 32


Figura N° 5: Valores de los coeficientes de rizos

2.1.7.5.5. Método de Einstein y Brown La ecuación de Einstein y Brown es una ecuación que fue obtenida en Estados Unidos, cuya expresión de forma más explícita puede escribirse como: √ (

)

[

(

)

]

Dónde: : Radio Hidráulico. : Densidad del sedimento. : Densidad del agua. : Pendiente del cauce. 2.1.7.5.6. Método de Engelund La fórmula de Engelund propuesta para cauces arenosos es: Si 0.15<


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(

)

√ Dónde: : Radio Hidráulico. : Densidad del sedimento. : Velocidad del río. : Velocidad de corte. : Viscosidad cinemática en 2.1.7.5.7. Carga total en suspensión La carga total en suspensión (carga en suspensión más carga de lavado) se define como el volumen de sólidos por unidad de tiempo que cruza una sección transversal del cauce y cuyo peso es soportado por las fuerzas que el fluido ejerce sobre él. La importancia de este modo de transporte radica en que, cuantitativamente, el volumen total transportado en suspensión generalmente es mucho mayor que la carga de fondo. Conceptualmente la carga total en suspensión se puede determinar mediante la siguiente expresión: ∫ Dónde: : Carga total en suspensión en volumen, por unidad de ancho. : Velocidad media temporal en función de la profundidad. : Concentración media temporal en función de la profundidad : Profundidad a partir se define la carga total en suspensión. : Profundidad del flujo. 2.1.7.6. Ecuaciones para estimar la carga en suspensión o transporte en suspensión Para estimar el transporte o carga en suspensión existen dos alternativas: i) Por medición directa de la concentración de sedimentos en el río y aplicando la ecuación anterior, descontando la carga de lavado; y ii) mediante el empleo de metodologías específicas, tales como, las propuestas por Einstein (1950), Van Rijn (1984), etc. (Castillo L, 2000)


Página 34


2.1.7.6.1. Método de Van Rijin (1984) La carga en suspensión es calculada por el resultado del producto, integrado en la profundidad, de la concentración local y la velocidad de flujo. El método está basado en el cálculo de una concentración de referencia relativa al transporte de fondo. Este método se comprobó contra datos de campo y datos de laboratorio con las características siguientes: - Velocidad media = 0.4 – 2.4 m/s. - Profundidad de flujo = 0.1 – 17 m. - Diámetro medio = 0.1 – 0.4 mm La carga en suspensión se calcula según la expresión:

o

Factor de forma F: (

)

(

(

)

) (

)

o

Parámetro relativo a la suspensión Z:

o

Parámetro modificado relativo a la suspensión Z´:

o

Concentración de referencia

o

Nivel de referencia a

o

Tamaño representativo de la partícula de sedimento en suspensión [

o

(

)(

)]

Factor (

o

)

Factor


Página 35


(

)

( )

Dónde: : Factor de forma. : Velocidad media (m/s). : Velocidad de corte (m/s). : Concentración de referencia. : Profundidad de flujo (m). : Parámetro relativo al tamaño de la partícula. : Nivel de referencia (m) : Parámetro relativo a la suspensión. : Parámetro relativo a la suspensión. : Relación entre los coeficientes de mezcla de agua y sedimentos : Corrección de la estratificación. : Constante de Von Karman. : Desviación geométrica estándar. : Diámetro medio (m). : Tamaño representativo de la partícula en suspensión (m). : Velocidad de caída (m/s). : Parámetro adimensional de esfuerzo cortante del lecho en exceso. : Altura de forma del lecho (m). : Rugosidad equivalente en (m). 2.1.7.6.2. Método de Bagnold (1966) El método de Bagnold está basado en el concepto de balance de energía, relacionando la carga suspendida con el trabajo hecho por el fluido. La carga suspendida por unidad de área es ( ) soportada por los esfuerzos del fluido , donde es el volumen solido de la carga en suspensión por unidad de área ( ). El trabajo requerido es: (

)

El volumen de carga en suspensión es definido como

̅ , luego: (

)

̅

El trabajo efectuado por unidad de tiempo y ancho por la componente longitudinal de la fuerza gravitacional que mantiene el fluido en movimiento es ̅ . Parte de esta energía está disponible para el transporte de la carga en suspensión, teniendo:


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(

)

̅

Dónde: ̅ : Velocidad promedio en la profundidad (m/s). : Esfuerzo cortante de fondo ( ) : Factor de eficiencia relativo a la carga en suspensión (0.01 a 0.02). : Factor de eficiencia relativo a la carga de fondo (0.1 a 0.2). La carga en suspensión por unidad de tiempo y ancho es movida sobre la dirección longitudinal a una distancia igual a ̅. El trabajo efectuado por la componente gravitacional longitudinal durante el periodo de la unidad de tiempo es: (

) ̅

(

)

Esta energía está completamente disponible para el transporte de la carga en suspensión. La tasa de transporte de carga suspendida ahora puede ser derivada del balance de energía:

Se obtiene finalmente la carga en suspensión: ( (

)

) [(

̅ ̅)

]

Dónde: : Transporte en volumen de la carga en suspensión por unidad de ancho ( ). : Velocidad de caída del sedimento (m/s). ̅ : Velocidad promedio en profundidad (m/s). : Esfuerzo cortante total de fondo debido a la corriente ( ). : Pendiente del fondo. : Densidad del sedimento ( ). : Densidad del fluido ( ). : Gravedad ( ). : Angulo que forma el fondo con la horizontal (°). 2.1.8. Área de estudio 2.1.8.1. Cuenca del río Moche La cuenca del río Moche se ubica en la Costa Norte del Perú, pertenece a la vertiente del Pacífico y drena un área total de 1973.99 km². Políticamente se localiza en el departamento de La Libertad, comprendiendo total o parcialmente las provincias de Trujillo, Otuzco, Santiago de Chuco y Julcán. Geográficamente sus puntos extremos se hallan comprendidos entre los 7°46´ Y 8° 15´ de Latitud Sur y los 78° 16´ y 79° 08´, de Longitud Oeste. Altitudinalmente, se ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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extiende desde el nivel del mar hasta la línea de cumbres de la Cordillera Occidental de los Andes, cuyos puntos más elevados están sobre los 4000 m.s.n.m. La cuenca estudiada limita por el norte con la cuenca del Río Chicama, por el sur con la cuenca del río Virú, por el este con la cuenca del río Santa y por el oeste con el Océano pacífico. En lo que respecta a la actividad agrícola, los tipos de cultivo predominante en la Cuenca del río Moche son los transitorios (Oryza sativa “arroz”, principalmente), en mayor volumen que los cultivos permanentes (Zea mays “maíz”, principalmente). El uso de agua disponible para este rubro asciende a 144 570 000 , procedentes de fuentes superficiales con una precipitación del 75 % y de otras fuentes asciende a 41 908 990 . La demanda bruta de agua para uso agrícola está relacionada con las declaraciones de intensión de siembra de cultivos de cada agricultor, siendo mayor en el mes de Noviembre, debido a que la mayoría de estos tiene un periodo vegetativo corto, y están listos para cosecharse a los 4 meses, luego de su siembra. Tabla N° 3: Declaración de intensión de siembra

Mapa de la cuenca del río Moche ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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2.1.8.1.1. Ecología y vegetación En la zona de la cuenca del rio Moche existen cinco formaciones ecológicas, las cuales se ubican en forma ascendente desde el litoral costero hasta la “jalca”, se presenta en el siguiente orden: 1º. 2º. 3º. 4º. 5º.

Desierto Pre-Montano, (0-500 m.s.n.m). Matorral desértico Pre-Montano, (500-1800 m.s.n.m). Estepa espinoza Montano Bajo, (1600-2800 m.s.n.m). Pradera humedad Montano, (2600-3700 m.s.n.m). Pradera muy humedad Montano, (3700-4200 m.s.n.m).

La formación desierto Pre-Montano, posee condiciones excelentes para la agricultura intensiva bajo riego de plantas de alto rendimiento, y en el renglón pecuario, permite establecer centros de explotación avícola y/o de ganadería lechera con muy buenos resultados. La vegetación natural consiste de manchales diseminados de tillansia Sp. Planta bromelácea epifita, cactus, zapote, grama salada y otras plantas halófitas. (Escobar, 2009) La formación matorral desértica Pre-Montano, posee condiciones muy limitadas para su aprovechamiento en el campo de la agricultura y/o ganadería, por lo cual su potencial se califica como pobre. La vegetación natural es escasa y rala, destacan las cactáceas, huayabillo, simulo, huarangos y zapotes. (RUSLE, 2012) La formación Estepa espinoza Montano Bajo, ofrece un ligero mejoramiento en sus condiciones medioambientales para su aprovechamiento en actividades agropecuarias, sobre todo en el sector correspondiente a la cuenca del río Moche, razón por la cual su aprovechamiento se califica como regular. La vegetación natural está representada por herbáceas, arbustos y árboles. La formación Pradera humedad Montano posee muy buenas condiciones para la agricultura andina, presentando grandes extensiones de tierras cultivadas bajo secano. La vegetación natural está constituida principalmente por gramíneas forrajeras predominancia de fesctuca spp, matorrales y arbustos. La formación Pradera muy húmeda Montano, cuyas condiciones ambientales no permiten el desarrollo de sementeras. La vegetación natural está representada básicamente por la asociación agrostológica tipo mixto: calamagrostim-festuchetum, también se observan Machalas de Cactáceas, así como azorella. (Agrolluvia, 2008)


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CAPITULO III: MARCO METODOLOGICO


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III.

MARCO METODOLÓGICO 3.1. Tipo y diseño de la investigación. 3.1.1. Tipo de investigación El tipo de investigación de estudio del presente proyecto

integrador fue descriptivo explicativo. 3.1.2. Diseño de la investigación El diseño de la investigación fue descriptivo causal explicativo. Cuyo esquema es:

Dónde: Muestra de estudio. Observación a la variable independiente. Observación a la variable dependiente.

3.2. Población y muestra 3.2.1. Población Está conformada por la cuenca hidrográfica del Río moche, quien pertenece a la región hidrográfica del Pacífico en nuestro país. Esta cuenca representa el 1.61% de dicha región. Tiene un área total de 1973.99 Km2 y la longitud mayor del río es de 79.98 Km. 3.2.2. Muestra Nuestra muestra está compuesta por un tramo (Km) de la longitud mayor del río, perteneciente a la cuenca hidrográfica Moche. Dicho tramo se calculó de la siguiente manera: (

)

Dónde: Tramo estudiado Nivel de confianza Desviación Estándar, cuando no tiene valor se toma 0.50 Error aceptado Longitud mayor del río. Se tiene que: 79.98 Km 90% = 1.64 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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0.50 50% =0.50

(

)

Con este tramo calculado, lo georeferenciamos en la cuenca hidrográfica del río Moche y de acuerdo a la ubicación de las estaciones pluviométricas, el inicio del tramo está en el 3+870 Km (Intersección con la Panamericana Norte, 8°8'34.38" Latitud Sur y 79°0'46.82" Longitud Oeste) hasta 6+500 Km (Intersección con la Av. Santa Rosa, 8°7'38.36" Latitud Sur y 78°59'47.86" Longitud Oeste) de la longitud mayor del Río. 3.3. Hipótesis La hipótesis de nuestro proyecto de investigación estuvo dada: Enunciado: Las fuertes precipitaciones pluviales en las zonas altas de la cuenca hidrográfica del río Moche, con transporte de sólidos en suspensión y arrastre, provocan en las zonas bajas la presencia de gran cantidad de material granular (canto rodado) y desprendimientos notorios de taludes que incrementan el gasto sólido de la cuenca. Contrastación: Si se revistieran los taludes del río con vegetación liviana, de raíces profundas; además de estabilizar los tramos críticos con muros de gravedad en gaviones, la erosión disminuirá favorablemente y con esto el caudal sólido de la cuenca hidrográfica del río Moche. 3.4. Variables 3.4.1. Definición conceptual de las variables 3.4.1.1. Precipitación pluvial Es el fenómeno en forma de hidrometeoro que cae de la atmosfera producto de la evaporación de ríos, mares, lagos, etc. y de la transpiración de árboles. 3.4.1.2. Erosión Es el proceso de sustracción o desgaste de la roca del suelo intacto (roca madre), por acción de procesos geológicos, así como las corrientes superficiales de agua o hielo glaciar, el viento, los cambios de temperatura o la acción de los seres vivos. 3.4.1.3. Sedimentación Es el proceso mediante el cual se acumula partículas de tierra o suelo en el fondo de los cuerpos de agua haciendo que disminuya el espacio disponible para el almacenaje del agua en ríos, lagos y quebradas. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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3.4.2. Operacionalización Variables

Definición operacional

Var. Ind. = V1 Precipitación pluvial

Es el responsable del depósito de agua dulce en el planeta y, por ende de la vida.

Var. Dep. = V2 Erosión

Proceso natural que se desarrolla a través del tiempo y tiende modelar el paisaje.

Var. Dep. = V3 Sedimentación

Es el producto de la erosión, que es transportado por el agua hasta llegar al mar.

Indicadores

Índices

Humedad Viento Llovizna Gota de Aguanieve agua Lluvia Granular Tipo de suelo Arcilloso Sobreanchos del río Desgaste de taludes Cambio paisajístico Desprendimiento de árboles y piedras Socavación Formación de lagunas Mayor transporte Incremento de sedimentos del gasto Denudación de sólido la vegetación Presencia de Acumulación canto rodado de material Formación de granular montículos Clima

3.5. Métodos y técnicas de investigación 3.5.1. Métodos de investigación 3.5.1.1.

Observación científica

La observación científica como método consiste en la percepción directa del objeto de investigación. La observación investigativa es el instrumento universal del científico. La observación permite conocer la realidad mediante la percepción directa de los objetos y fenómenos. La observación, como procedimiento, puede utilizarse en distintos momentos de una investigación más compleja: en su etapa inicial se usa en el diagnóstico del problema a investigar y es de gran utilidad en el diseño de la investigación. En el transcurso de la investigación puede convertirse en procedimiento propio del método utilizado en la comprobación de la hipótesis. Al finalizar la investigación la observación puede llegar a predecir las tendencias y desarrollo de los fenómenos, de un orden mayor de generalización. La observación científica presenta las siguientes cualidades, que lo diferencian de la observación espontánea y casual.


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3.5.1.2.

Analítico

Este método sirvió para hacer un profundo análisis de las variables en estudio, además de plasmar dichos resultados en las conclusiones y recomendaciones. El método analítico se base en que el individuo plantea criterios de interpretación y lo profundiza con el fin de obtener resultados razonables y que se acoplan a los objetivos del proyecto.

3.5.2. Técnicas de investigación Las técnicas de investigación aplicadas fueron: Imágenes digitales y formatos de estudios técnicos. 3.6. Descripción de los instrumentos utilizados 3.6.1. Regla metálica con arista cortante Es una regla graduada en centímetros, la cual usamos en la medición de diámetros de partículas representativas de la cuenca, sobre todo canto rodado que se encontraba en las orillas del río.

3.6.2. Cámara fotográfica Es un dispositivo utilizado para capturar imágenes o fotografías panorámicas de la cuenca del rio Moche. Es un mecanismo antiguo para proyectar imágenes, en el que una habitación entera desempeñaba las mismas funciones que una cámara fotográfica actual por dentro, con la diferencia que en aquella época no había posibilidad de guardar la imagen a menos que ésta se trazara manualmente. Las cámaras actuales pueden ser sensibles al espectro visible o a otras porciones del espectro electromagnético y su uso principal es capturar la imagen que se encuentra en el campo visual.

3.6.3. Formatos técnicos El único formato empleado en la recolección es:  Formato para el análisis granulométrico por tamizado. Además de los formatos, se usaron libretas de apuntes que cada integrante realiza al observar el tramo de la cuenca en estudio. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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3.7. Procedimientos para la solución del problema 3.7.1. Diagrama de flujo de procesos

Recolección de la información disponible

Estudio de mecánica de suelos

Estudio hidrológico

Conclusiones y recomendaciones

Análisis e interpretación de resultados

3.7.2. Descripción de procesos 3.7.2.1.

Recolección de la información Disponible

Consistirá en la recolección de la información disponible de estudios realizados, de las entidades respectivas como SENAMHI, MINAN, y sitios web con información relevante. 3.7.2.2.

Estudio de Mecánica de Suelos

El estudio de Mecánica de Suelos está relacionado principalmente a determinar las características principales del suelo como el tipo de suelo y distribución granulométrica en función al diámetro, para ello se tamizarán las muestras extraídas, luego se clasificarán y se obtendrán los resultados. 3.7.2.3.

Estudio Hidrológico

El estudio Hidrológico se basa en los datos obtenidos de las precipitaciones máximas anuales de anteriores estudios, los cuales utilizaremos junto con los resultados del estudio de mecánica de suelos para determinar las variables independientes en estudio, que son la erosión y sedimentación de la cuenca del río Moche. 3.7.2.4.

Análisis e interpretación de resultados

Se expondrá los cálculos y análisis de ambos estudios, hidrológico y mecánica de suelos, y se definirán las variables de erosión y sedimentación del tramo en estudio de la cuenca hidrográfica del rio Moche. 3.7.2.5.

Conclusiones y recomendaciones

Son los resultados logrados que responden a cada objetivo propuesto en el presente proyecto, y lo más importante, se manifestará la ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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solución al problema planteado correspondiente a la cuenca Moche. Además de manifestar algunas recomendaciones en posteriores estudios del mismo índole.

3.8. Análisis estadístico e interpretación de datos En este proyecto el análisis estadístico se realizó con la herramienta de cálculos MS Excel 2010; dichos cálculos fueron editados e interpretados finalmente en MS Word, los cuales difundimos en este trabajo. Para la interpretación de datos se tomó mucho en cuenta el estudio de mecánica de suelos, las precipitaciones máximas e información obtenida a través de internet, como tipo de cultivo, entre otros que fueron extraídos de sus respectivas entidades de estudio.


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CAPITULO IV ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS


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IV. ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS 4.1. Precipitaciones medias

Años 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Máxima

Estaciones pluviométricas de la cuenca del rio moche Santiago Santa Julcán Moche Laredo de chuco Rosa 28.90 40.20 2.65 4.45 9.09 44.00 61.20 6.75 11.34 23.17 60.00 83.45 1.97 2.55 5.21 14.20 19.75 2.40 7.86 16.06 43.00 59.81 0.45 8.11 16.57 23.00 31.99 0.90 14.76 30.15 54.50 115.90 1.40 3.07 21.00 125.00 79.20 13.80 3.40 17.00 91.83 232.25 9.00 8.20 18.00 117.67 113.70 8.00 15.80 6.25 125.00 232.25 13.80 15.80 21.00

Según el tramo en estudio, las estaciones pluviométricas más cercanas son Laredo y Moche, de las cuáles determinamos la precipitación media es: (

Tramo en estudio Río Moche

(

)

)

8.67

15.80

4.2. Análisis granulométrico por tamizado Peso inicial = 3000 Kg Mallas Pulgadas Milímetros 3" 75.0

Peso Retenido

% Retenido

% Retenido acumulado

% Que pasa acumulado

643.2

21.4

21.4

78.6

2"

50.0

0.0

0.0

21.4

78.6

1 1/2"

37.5

87.7

2.9

24.4

75.6

1"

25.0

453.5

15.1

39.5

60.5

3/4"

19.0

445.7

14.9

54.3

45.7

1/2"

12.5

632.1

21.1

75.4

24.6

3/8"

9.5

235.8

7.9

83.3

16.7

1/4"

6.3

120.2

4.0

87.3

12.7

Nº4

4.8

111.2

3.7

91.0

9.0

Nº10

2.0

76.5

2.6

93.5

6.5

Nº20

0.9

56.5

1.9

95.4

4.6

Nº40

0.4

57.7

1.9

97.3

2.7

Nº50

0.3

45.5

1.5

98.8

1.2

Nº100

0.2

34.5

1.2

100.0

0.0

Nº200

0.1

0.0

0.0

100.0

0.0

Fondo

0.0

0.0

0.0

100.0

0.0


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CURVA GRANULOMÉTRICA 90

% Que pasa acumulado

80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 75

50 38 25 19 13 10 6 5 2 1 0 0 0 00 Abertura de malla (mm)

Contenido de finos (Cf) = 0%

Coeficiente de uniformidad = 4.81 Coeficiente de curvatura = 1.57 Por lo tanto, Tramo en estudio Río Moche 4.3.

Gw (Suelo Tipo A)

Pendiente del tramo


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Aplicando el criterio de la pendiente uniforme o media se tiene:

Por lo tanto, Tramo en estudio Río Moche 4.4.

Angulo de inclinación ( ) 1°9’12.97’’

Pendiente 2.01%

Propiedades físicas del suelo y del río 4.4.1. Uso del suelo

El suelo del lugar describe principalmente cultivo arroz (C=0.15), maíz(C=0.375) y caña de azúcar (0.56), por lo tanto: Tramo en estudio Río Moche

0.36

4.4.2. Práctica conservacionista Para el tramo se consideró la técnica de protección con hierbas comunes, por lo tanto: Tramo en estudio Río Moche

0.01

4.4.3. Radio hidráulico del río Sección inicial

(

)

(

)

√


√

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Sección final

(

)

(

)

√

√

 Área promedio

 Perímetro promedio

Se sabe que:

Por lo tanto, ( )

Tramo en estudio Río Moche

0.71 m

4.4.4. Intensidad La intensidad se calculó de la siguiente manera:  Cálculo del tiempo de concentración (Tc): (

)

(

)

 Cálculo del tiempo pico (Tp): √

√


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 Cálculo del tiempo base (Tb):

Considerando

, se resuelve la siguiente expresión:

Por lo tanto, Tramo en estudio Río Moche

5.05 mm/hr

4.4.5. Caudal directo (Qd) Este caudal fue obtenido por la fórmula de Manning, la se expresa de la siguiente manera:

Por lo tanto, Tramo en estudio Río Moche

27.72 m3/s

4.4.6. Coeficiente de escorrentía (C) El coeficiente de escorrentía lo hemos considerado el mismo del primer trabajo de investigación, el cual es C=0.557 4.4.7. Índice de erosión pluvial (EI) Por caso práctico, el índice de erosión pluvial considerado en nuestro proyecto de investigación es EI=0.01 Tn/ha 4.4.8. Propiedades del agua y del sedimento Tramo en estudio Río Moche

( 1250

)

(

)

(

)

998.2


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4.4.9. Propiedades de la partícula Según Schoklitsch (1950) quien propuso una ecuación para predecir la carga de fondo en kgf/s-m, basado en experimentos realizados en canales de laboratorio y en mediciones en ríos. Dice que cuando el tamaño de las partículas no es uniforme, se recomienda que se utilice como diámetro representativo de la mezcla . Por lo tanto: Tramo en estudio Río Moche

D 17.25mm

20.75mm

75mm

4.5. Resultados del cálculo de la erosión del suelo por los diferentes métodos La erosión del suelo se obtendrá por los diferentes métodos explicados anteriormente: 4.5.1. Método de Ecuación universal de perdida de suelo () 4.5.1.1.

Índice medio de erosividad anual (

( )

)

De los datos calculados establecidos anteriormente tenemos: Tramo en estudio Río Moche

(

(

)

)

8.67

15.80

Reemplazando en (ii): ( 4.5.1.2.

)

Valor de erodabilidad

De estudios de laboratorio realizados se determinó que es un de tipo arena bien graduada, por lo tanto es clasificado como un suelo de TIPO A. K = 0.195 4.5.1.3.

Factor topográfico

Calculando L: se tiene que la pendiente del tramo es 2.01 %, por lo tanto el valor de m, corresponde a 0.3 ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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PENDIENTE (%) <1 1.0 a 3.0 3a5 >5

m 0.2 0.3 0.4 0.5

Luego L: ( Entonces

) : (

4.5.1.4.

)

Magnitud de la pendiente De los cálculos anteriores se tiene que la pendiente es

2.01 %. 4.5.1.5.

Índice relativo o factor de uso y manejo del suelo

De los cálculos anteriores se tiene que el valor de C para los diferentes cultivos que se dan es de 0.36. 4.5.1.6.

El índice relativo a la práctica conservacionista De los cálculos anteriores se tiene que el valor

es de

0.01 Reemplazando los valores anteriormente calculados en la ecuación (i), tenemos que la erosión es:

4.5.2. Método de Onstad Foster () 4.5.2.1.

Calculo de W, Q y (

)

( )

∑


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Reemplazando en ( ), tenemos: (

)

Reemplazando en ( ), tenemos:

4.5.3. Ecuación universal de perdida de suelo modificado (

)

()

De los valores anteriormente calculados, reemplazamos en ( ): (

)

4.5.4. Módulo Musgrave () 4.5.4.1.

Calculo de la erodabilidad

Para el modelo de Musgrave, el índice de erodabilidad es el mismo parámetro (K) que el método de USLE, por lo tanto E´= 0.195 4.5.4.2.

Precipitación máxima en 30 minutos

Luego reemplazando en ( ), tenemos: (

)

4.5.5. Resumen de la obtención de erosión por los diferentes métodos Método Método de Ecuación universal de perdida de suelo Método de Onstad Foster

Erosión del suelo

Unidades

Ecuación universal de perdida de suelo modificado Módulo Musgrave 4.6. Resultados del cálculo del transporte de sedimentos por arrastre por los siguientes métodos 4.6.1. Método de Schoklitsch


Página 55


[

(

]

[

]

4.6.1.1.

Magnitud de la pendiente

)

(

()

( )

)

La pendiente S, se determinó anteriormente y tiene un valor de 2.01%. 4.6.1.2.

Caudal unitario q

El caudal unitario se determina con la fórmula de DU BOYS, formula que utiliza para calcular este mismo parámetro en su ecuación de cálculo de sedimentos de fondo.

4.6.1.3.

Densidad relativa de las partículas sumergidas

4.6.1.4.

Diámetro represantativo De los cálculos anteriores se tiene que d = 17.25 mm

Reemplazando los valores calculados anteriormente en ( ) y ( ), respectivamente se obtiene: [

] (

)

[

] (

)

4.6.2. Método de Meyer – Meter y Müller

[( )

[( )

(

]

]

(


)

)

()

( )

Página 56


4.6.2.1. Rugosidad debida a las partículas de sedimento en fondo plano

4.6.2.2. Parámetro de Shields

Luego, reemplazando en ( ) y ( ), respectivamente se obtiene:

)

[(

]

(

)

)

[(

(

]

)

4.6.3. Método de Einstein y Brown √ (

)

[

(

)

]

()

Ya que los valores necesarios para aplicar la ecuación ya los tenemos, simplemente reemplazamos en ( ):

√

(

)

[

(

) (

(

del

transporte

)

)

4.6.4. Cuadro resumen de los resultados sedimentación por arrastre con los métodos aplicados Método

]

Transporte unitario en peso ( )

de

Transporte unitario en ) volumen (

Método de Schoklitsch Método de Meyer – Meter y Müller Método de Einstein y Brown


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4.7. Resultados del cálculo del transporte de sedimentos por suspensión por los siguientes métodos 4.7.1. Método de Bagnold ( (

)

̅ ̅)

[(

)

]

()

4.7.2. Factor de eficiencia relativo a la carga en suspensión El factor de eficiencia relativa se va a tomar el promedio de estos parámetros:

4.7.3. Factor de eficiencia relativo a la carga de fondo El factor de eficiencia relativa a la carga de fondo se va a tomar el promedio de estos parámetros:

4.7.4. Esfuerzo cortante de fondo

4.7.5. Velocidad promedio en profundidad (m/s)

̅ Dónde: : Constante de Karman =04 : Rugosidad absoluta para un fondo con transporte de arena. : Velocidad de corte.

√

̅

√

(

)


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4.7.6. Velocidad de caída del sedimento [

]

Dónde: √ (

√

√ )

√

(

[

)

]

Luego, reemplazando en ( ): ( (

)

) ((

) (

)

(

)

)


Página 59


CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


Página 60


V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIOES

5.1. Conclusiones - Se lograron cumplir los objetivos propuestos desde el punto de vista, que pudimos determinar la las causas que ocasionan la erosión y el transporte de sedimentos de arrastre y suspensión del área en estudio. - Las causas que producen la erosión alrededor del área en estudio son: la falta de vegetación en la superficie del suelo, esto debido a que los terrenos de la parte baja, son de cultivos, pero en ciertos tiempos que no se cuenta con el recurso hídrico suficiente, se dejan de trabajar, y prácticamente quedan desnudos durante ese tiempo, esto se observa mayormente en los terrenos de cultivos de arroz; lo mismo sucede cuando los terrenos de caña de azúcar son quemados para extraer la caña, estos quedan prácticamente desnudos. Otros factores que se presentan como causantes de la erosión son, la intensidad de la tormenta en estas zonas, el tipo de suelo, la magnitud de la pendiente en el tramo y la falta de hojarasca en el suelo; estas últimas causas que se han mencionado no influyen de una manera muy significativa en la tasa de erosión, debido a que sus magnitudes son mínimas, como por ejemplo, la pendiente que se presenta es de 2.01 % en consecuencia es una pendiente suave; la intensidad de lluvia no es muy alta debido a que en estas zonas no se presentan muchas lluvias. - Las causas que producen la sedimentación, y que se ha podido observar en las cercanías de los dos puentes (P1: panamericana norte y P2: avenida Santa Rosa) que están dentro del área estudiada son: la erosión laminar producto de las lluvias, el transporte de sedimentos en suspensión y arrastre procedentes de las partes altas de la cuenca del rio Moche, los derrumbes que se producen a lo largo del rio Moche considerando esto, desde el punto de inicio de nuestro tramo (Puente de la Panamericana Norte), hasta el inicio del rio Moche. - Del estudio realizado se concluye que la influencia que tiene la erosión y el transporte de sedimentos en suspensión y arrastre dentro del campo geográfico de nuestra investigación y porque no decir dentro de la cuenca del rio Moche; es negativa ya que afecta a la agricultura, a la generación de energía eléctrica, al uso del agua para consumo humano, a los campos de cultivos que se encuentran en las riberas del rio Moche, a la contaminación ambiental ya que los suelos al ser erosionados quedan desprotegidos. Además cuando se da el transporte de sedimentos en los terrenos de cultivos, ganadería y otros, producto de la erosión laminar, muchas veces transportan materia orgánica, desechos de tóxicos, basura que se encuentran en el suelo y que son arrastrados hasta el rio Moche, a las partes bajas, a las pozas de arroz, etc. - Los tipos de erosiones presenta los suelos son: erosión laminar, erosión en surcos, erosión eólica por el proceso de deflación, erosión fluvial, erosión biológica por parte del ser humano y de las minerías que se encuentran dentro de la cuenca del rio Moche, que descargan sus desechos tóxicos al rio Moche. - La magnitud de la erosión en los suelo por erosión hídrica, de los resultados obtenidos se puede considerar mínima, y por los demás tipos de erosiones que se han ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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mencionado en el capítulo anterior y que por medio de la observación en campo se puede considerar también mínima. - El diámetro representativo del sedimento es de 17.25 mm, y el suelo es de tipo GW (grava bien graduada). - La carga de sedimentos de fondo o transporte de arrastre se puede ( ) en considerar de ( ) en unidades de peso, y unidades de volumen. - La carga de sedimentos de suspensión o transporte en suspensión se puede considerar de ( ) en unidades de volumen.

5.2. Recomendaciones - Se recomienda reforestar los suelos, las riberas del rio Moche, no arrojar materia orgánica al rio, con intención de reducir la erosión en la superficie de los terrenos. - A tomar conciencia sobre lo que generamos cuando deforestamos lo campos, talves esto es un poco complicado con los habitantes que trabajan la tierra, pero si hay un proyecto o la realización de charlas sobre medidas que ayuden a reducir la erosión, y la generación de nuevos proyectos las personas entenderían estos. - A las autoridades encargadas a que pongan en marcha la generación de proyectos que ayuden a reducir la erosión del suelo. - Se recomienda a las autoridades de velar por el medio ambiente y a la autoridad local del agua, a que ya no permitan que las mineras que se encuentran dentro y fuera de la cuenca del rio Moche y que tienen sus descargas en el río, siguán arrojando sus desechos y sedimentos tóxicos, ya que estos contaminan el agua, debilitan los suelos, ocasiona la erosión y como el agua es el fluido que va recorriendo diferentes lugares, por ende la contaminación va con ella.


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VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Agrolluvia. (23 de Abril de 2008). Aplicación de la ecuación universal de pérdidas de suelo en la Provincia de Buenos Aires. Recuperado el 24 de Febrero de 2014, de Aplicación de la ecuación universal de pérdidas de suelo en la Provincia de Buenos Aires: http://agrolluvia.com/wpcontent/uploads/2010/05/APLICACI%C3%93N-DE-LA-ECUACI%C3%93NUNIVERSAL-DE-PREDICCI%C3%93N-DE-PERDIDAS-DE-SUELO-EN-LAPROVINCIA-DE-BS-AS.pdf Aguirre J, O. M. (2000). Transporte de sedimentos en cauces de alta pendiente. Ingeniería del agua. Vol.7. España: Acribia. Anónimo. (12 de Julio de 2009). Transporte de Sedimentos. Recuperado el 24 de Febrero de 2014, de Transporte de Sedimentos: http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/interesantes/transportesedimento s/transpoertesedimentos.html Carrasco, I. G. (2014). Erosión y Sedimentación. Chiclayo: USS. Castillo L, O. J. (2000). Importancia del muestro y limitaciones de las formulaciones existentes en el calculo del transporte de sedimentos. Córdova: XIX Congreo Latinoamericano de hidráulica. Catedu. (01 de Marzo de 2000). e-educativa. Recuperado el 24 de Febreo de 2014, de e-educativa: http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/2500/2629/html/13_eros in_transporte_y_sedimentacin.html Escobar, Ó. S. (12 de Enero de 2009). FONAIAP. CIAE. Recuperado el 24 de Febrero de 2014, de FONAIAP. CIAE: file:///C:/Users/AUTENTICS/Downloads/10442019-1-SM%20(1).pdf Felices, A. R. (1998). Hidráulica fluvial. Lima: Planeta. RUSLE. (25 de Octubre de 2012). Miliarium.com. Recuperado el 24 de Febrero de 2014, de Miliarium.com: http://www.miliarium.com/prontuario/medioambiente/suelos/Rusle.htm Unicauca. (25 de Noviembre de 2011). Artemisa. Recuperado el 24 de Febrero de 2014, de Artemisa: http://artemisa.unicauca.edu.co/~hdulica/T_TRANSPORTE_SEDIMENTOS.pdf


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VII. ANEXOS 7.1. Formato del análisis granulométrico por tamizado

FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENERIA CIVIL

PRACTICA DE LABORATORIO ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO N.T.P. 339.128

ASTM D - 422

Solicitante Obra Lugar Identificación :

Fecha

Calicata

Muestra

Profundidad

PESO INICIAL 01 PESO INICIAL 02 MALLAS PULGADAS

MILÍMETROS

Peso Retenido

%

% RETENIDO % QUE PASA

RETENIDO

ACUMULADO ACUMULADO

3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" Nº4 Nº10 Nº20 Nº40 Nº50 Nº100 Nº200

% RETENIDO

=

Peso retenido

x 100

Peso inical 01 % RETENIDO ( Metod. Frac.)

=

Peso retenido

x % F.A.

Peso Inical 02

Ejemplo Tamiz 1"

FONDO

% RETENIDO ACU.(tamiz 1")

= La suma % retenidos (tamices

% QUE PASA ACUMULADO

= 100 -

3" + 2" + 1 1/2"+ 1")

% Retenido Acumulado

% F.A

= % Peso inicial 01 - % F.G.

% F.A.

= % Fracción que pasa la malla Nº 4

% F.G.

= % Facción que retenidos la malla Nº4

CURVA GRANULOMETRICA Grava Gruesa 3"

Fina

Gruesa

2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" Nº 4

Nº 10

Arena Media Nº20

Nº40 Nº50

Arcilla y Limos

Fina Nº100

Nº 200

100

% Que pasa Acumulado

90

80 70 60

50 40

30 20 10

0 100.000

10.000

1.000

0.100

0.010

Abertura de malla (mm) Hecho por: Téc. Wilson A. Olaya Aguilar


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7.2. Fotografías de la visita a la cuenca hidrográfica del río Moche


Página 65

EROSIÓN Y TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DE ARRATRE Y SUSPENSION EN LA CUENCA DEL RIO MOCHE

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