Ponencia 2 - Ada Arancibia

IV SEMINARIO NACIONAL DE HIDROLOGIA

LA HIDROLOGIA Y LOS FLUJOS DE ESCOMBROS Elaborado por: Ing. Ada Liz Arancibia S. Email: [email protected]

INTRODUCCION La ocurrencia de huaycos es considerado uno de los desastres naturales que provoca mas daños en nuestro país. Un huayco no es mas que un flujo de escombros, que ocurre con mayor frecuencia en las quebradas. En nuestro país se han registrado muchos daños debido a los flujos que discurren por ella, en carreteras, puentes y centros poblados. La presencia del fenómeno El iño, durante !""# y !""$, ha sido realmente catastrófica, en lo que respecta a infraestructura vial los daños alcan%aron a los # &'( )ilómetros de vías dañadas en todo el país *hasta el (+ de ar%o de !""$-, de los cuales $++ fueron arrasados completamente, completamen te, y  +$ afectados, y '" puentes destruidos. /a en el año !"$&, el fenómeno del iño dejó ( 00 )ilómetros de carreteras destruidas y afectadas. Este fenómeno ha permitido hacer notar la presencia de las formaciones geomorfológicas denominadas quebradas, que permanecen secas durante gran parte del año en unas %onas y en otras partes del país permanecen secas durante gran parte del año en una %onas y en otras partes del país permanecen secas durante grandes periodos, pero cuando se activan transportan flujos de escombros que comprende materia org1nica e inorg1nica *debris torrentcausando daños a la infraestructura vial construida, interrumpiendo su flujo natural hacia el río, lago o mar depositario de este caudal. Esto nos demuestra no solo, lo vulnerables que son nuestras estructuras ante este fenómeno, sino, la necesidad de replantear la manera de enfocar los c1lculos para la determinación del caudal que discurren por las quebradas, partiendo de la premisa que por una misma quebrada pueden fluir diferentes tipos de flujo, como avenidas o flujos de escombros *huaycos-.

FLUJO DE ESCOMBROS Un flujo de escombros * debris flow -, -, esta definido como una masa en movimiento, conformante de agua cargada, predominantemente de granos gruesos inorg1nicos y material org1nico, fluyendo r1pidamente, cuando este fluye en un canal confinado pree2istente bajo una fuerte pendiente, es que se le denomina torrente de escombros * debris torrent -. -. Los flujos de escombros se presentan en formas de ondas, y el pico *m12ima altura- que alcan%an sucede detr1s del frente de material grueso, de comportamiento laminar, laminar, seguido de material m1s fino. Los flujos de escombros no est1n solamente relacionados con las precipitaciones y escorrentías liquidas, sino mas bien parecen estar m1s fuertemente relacionados con la cantidad de material suelto capa% de movili%arse durante el evento, evento, presente en el cauce y en las laderas. 3eneralmen 3eneralmente te los flujos de torrentes de escombros duran usualmente mucho menos que los flujos de avenida4 en consecuencia, los flujos picos y tirantes son correspondien correspondientemente temente mucho mas grandes.

DETERMINACION DEL CAUDAL DE FLUJO DE ESCOMBROS Ing. Civil. Profesor de de la Universidad Nacional de Ingeniería Ingeniería - Facultad de Ingeniería Ingeniería Civil. Ingeniera Proectista en la !erencia !erencia de "idr#ulica de CE$E% $.&. $.&. Ingenieros Consultores Consultores.. 

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Frecuencia de Ocurrencia La frecuencia de ocurrencia de los flujos de escombros no se encuentra directamente relacionada con la frecuencia obtenida por los m5todos hidrológicos, es decir, no se puede aplicar el periodo de retorno de precipitaciones y descargas a la frecuencia de escombros, pues no se encuentran directamente relacionados. La ocurrencia del evento no depende solo de la intensidad de lluvia que se presento previa y durante el evento del flujo de escombros, pudiendo ser el periodo previo de días o meses, y de determinadas intensidades, adem1s, estos eventos muchas veces nos son registrados por la separada red meteorológica, pues las celdas que los producen son pequeñas4 depende tambi5n de las características de la cuenca como pueden ser las condiciones del suelo *material disponible-. Estas características inducen a la e2istencia de variaciones no estacionarias de la frecuencia del evento para flujos de escombros, hecho que no se observa en fenómenos de precipitación y de avenidas. 6or ejemplo, mientras que en una cuenca de lecho rocoso se requiere una gradual acumulación de detritos entre un evento y otro, que resultan temporalmente estables despu5s de un evento, las cuencas con depósitos sueltos no consolidados al ser desestabili%adas por un primer evento, le suceden un periodo de frecuente actividad, seguido luego por un estado aplacado, cambiando marcadamente, a diferencia del otro tipo de cuencas, la frecuencia del evento. Una dificultad adicional para el tratamiento de la frecuencia es la falta de datos de registros de flujos de escombros. 7nte estos inconvenientes, debemos acudir a un an1lisis de probabilidad de riesgo. 7l respecto se ha reali%ado un primer an1lisis a partir de la 8lasificación de 9uebradas *ver referencia !-, de acuerdo a los siguientes cuadros de resumen:

Cuadro 1.1 Ca!i"icaci#n $or Locai%aci#n Nr'e

&er'ien'e de (ac)"ico , Cen'ro c Sur

8hala o 8osta /unga aritima y >luvial 9uechua
&er'. de A'*n'ico a

d b a a b c d

;magua o luvial 9uechua
&er'. La+o Ti'icaca c b a b a b
b c d

Cuadro 1.- Cuadro de (onderaci#n $ara Ca!i"icaci#n de ue,rada! LOCALI/ACI0N (ENDIENTE AREA NATURALE/A DEL SUELO TI(O DE INFRAESTRUCTURA

7 ' @ 7 + >uerte 7 & 3rande 7 & 6ermeable 7 '0 8lase B

= + @ = & edia = ( ediana = ( 6obrement e 6ermeable = &0 8lase BB

8 & @ 8 (
A @

(

Bmpermeable 8 !' 8lase BBB

@
2


DENOMINACI0N

Cuadro 1.. Ca!i"icaci#n de ue,rada! GRADO DE RIESGO &aor de (onderaci#n

TIPO I

7lto

12imo ', mínimo +'

TIPO II

oderado

12imo ++, mínimo &

TIPO III

=ajo

12imo &', mínimo (!

7sí de acuerdo al riesgo que representa la quebrada se decidir1 el tipo de estructura a emplear y se considerar1 la vida Ctil de este.

Cauda de Fu2o de E!co3,ro! uy poco se sabe acerca de que determina el caudal pico, el tirante m12imo y de sedimentación, los modelos matem1ticos que se han desarrollando considerando que el r5gimen del flujo en las cercanías del pico no es turbulento, y es de hecho un r5gimen laminar o el comportamiento de un fluido dilatante *=ingham-, estos no son meramente matem1ticos pues han sido ajustados mediante coeficientes obtenidos empíricamente por observación de eventos de flujos de escombros, tanto en 8anad1, ?apón como Estados Unidos, ver gr1fico !.

Gráfico 1

)

=

γ $(

2

/( ' ν )

Aonde: 3


: peso específico de escombros <: pendiente del lecho. h: tirante ): coef. de forma *&:rectangular, ' trape%oidal y $: semicircular ν: viscosidad aparente del flujo. *& Dpa.s-



)

2 =

3

ξ $ 1 / 2 ( 3 / 2

Aonde: ξ: 8oef. Aimensional *&.(' m !F( s!-

6or otro lado se ha tratado de establecer relaciones empíricas entre el caudal de flujos de escombros y el P=40Q

P=10Q

caudal de avenidas en una misma quebrada, así de una serie de reportes de eventos de flujos de escombros comparados con los caudales de avenidas para diferentes periodos de retorno ver gr1fico (, esta muestra los caudales para GrH (00 años versus una descarga pico correspondientes a (( quebradas a lo largo de IoJe
con 9H+0 9 trH(00, para quebrada grandes 9H' a !0 9 trH(00 . Ae la misma forma, bas1ndose en los datos obtenidos de las quebradas que atraviesan la carretera Lima 8anta se reali%aron c1lculos de los flujos de escombros de quebradas de acuerdo a la información recolectada de campo y la testificación de los pobladores de la %ona, se presenta a continuación los resultados de estos c1lculos para  quebradas.

Gráfico 2.

Cuadro 1.4 ue,rada! /ona de Can'a 5 Li3a. 4


Fu2o de E!co3,ro !

UEBRADAS No3,re 9da. 8aballero 9da. 8erro =lanco 9da. Iuerta Kieja 9da. 6ucar1 9da. 7lcaparosa 9da. La 8abaña.

Area 7:3-9 !$.+0 (0.00 ".0 !.+0 +.&0 !".00

3;! +$$.&+ (0#."& !''.+" "+.'' (&+.& !#'.+(

Fu2o de A6enida! 7M8'odo Raciona9 Tr<1= a>o! !$'.!# &'.&$ (!.#! &&.!+ !(.&" &.0'

Tr<-? a>o! +(&.#( $0."' +".# #'.$( ($.&+ $(.'0

Tro! #"(.'' !'!.+! "(." !+!.$& '&.0! !'+.&!

Tr<1== a>o! !+$(.++ ($&.(! !#&.# ('.($ "".! ($$.&

6ara el caso de estas quebradas la relación mencionada anteriormente no se adapta, por lo cual es necesario elaborar una propia base de datos y hacer un seguimiento de los flujos de escombros para poder establecer una relación similar a la anteriormente establecida. ;tro m5todo empleado para calcular el caudal de los flujos de escombros es empleando el programa A7=D, mediante el par1metro *UA-, basado en el modelo de =ingham, pero previamente es necesario calcular el volumen de escombros disponibles en la cuenca de la quebrada, así como en su lecho, tarea que debe ser reali%ada mediante el uso de fotografías a5reas y el asesoramiento de un geólogo  geomorfologista, adem1s de una alta dosis de e2periencia y criterio. Geniendo este volumen se ideali%ara que esta contenido en una presa, d1ndole una altura y ancho correspondientes a dicho volumen.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6ara el c1lculo de los flujos de escombros los m5todos que se pueden emplear son los de flujo viscoso y laminar, a partir del c1lculo de la velocidad, a partir de datos de campo de niveles alcan%ados para un evento anterior al que se desea reproducir para el diseño, teniendo en cuenta el an1lisis de riesgo.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 5


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