Plan de control de Inundaciones en una cuenca hidrográfica de la vertiente del Pacífico de Perú
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Título: Plan de control de Inundaciones en una cuenca hidrográfica de la vertiente del Pacífico de Perú
Autor: Roldán Becerra, Víctor Igor
Resumen:
[ES] La costa peruana se caracteriza por su variabilidad y asimetría pluviométrica, donde se conjugan una aridez extrema e intensas precipitaciones. Esta situación es causada por el fenómeno de El Niño y La Niña, los cuales se producen por condiciones anormales de presión atmosférica, cambios en la velocidad de los vientos e incremento anormal de la temperatura de la atmósfera y de las aguas del Océano Pacífico tropical. En este contexto se enmarca la zona objeto de estudio, la cuenca del río Mala, la cual es susceptible a peligros de inundación originados por estos fenómenos hidrometeorológicos. Con el fin de diagnosticar, cuantificar y dar solución a la problemática de inundaciones en el ámbito fluvial, el presente trabajo se configura como un plan maestro contra inundaciones. Este plan pretende planificar y desarrollar de forma eficiente aquellas medidas estructurales necesarias para la mitigación de la peligrosidad y el riesgo de inundación, por medio de la reducción de la exposición de personas, bienes y servicios a estos fenómenos. Para ello, se requiere primeramente un exhaustivo análisis de frecuencia de las crecidas en el sistema hidrológico y un análisis hidráulico de tipología, extensión y resolución espacio-temporal adecuadas, que tengan como fin proporcionar información cuantitativa y cualitativa necesaria para la definición eficiente de las medidas correctoras. El proceso de diagnóstico e identificación de las medidas estructurales requeridas para la reducción del riesgo de inundación forma parte del presente trabajo, aunque la tipología de estas medidas quedó preestablecida por los actores públicos de la región. Estas medidas se acotaron a dos: el planteamiento de diques longitudinales a lo largo del cauce de la parte baja de la cuenca (con la finalidad de producir el confinamiento de los caudales de las avenidas máximas), y el estudio de una estructura de laminación de avenidas en la parte media de la cuenca. Los diques longitudinales son las obras hidráulicas que mayor preponderancia tiene desde las administraciones públicas del Perú para la protección contra inundaciones. Estas estructuras han sido construidas históricamente, y se siguen construyendo, como simples amontonamientos de material aluvial del propio cauce, aunque no cubren en la mayor parte de los casos los objetivos de calidad para las que son concebidas. Este hecho se evidencia en que, durante los últimos acontecimientos de avenidas, su gran mayoría han presentado fallo estructural. Con las crecidas recurrentes estas motas de protección son progresivamente reconstruidas por los diferentes actores públicos, lo que genera un cuantioso gasto económico sin cumplir su funcionalidad durante la vida útil para las que son proyectadas. Las nuevas tecnologías de modelación hidráulica bidimensional aplicadas en la zona de estudio han permitido definir con mayor eficiencia aquellos tramos vulnerables a desbordamientos laterales, simulando los flujos que se generan fuera del cauce principal. De esta forma se han logrado identificar y priorizar aquellos tramos estratégicos donde los diques cobran mayor relevancia para el confinamiento del flujo y la protección de importantes extensiones de terreno pertenecientes a la llanura de inundación del río (históricamente ocupadas para el desarrollo agrícola). Con ello quedan protegidas todas las áreas vulnerables del valle, tales como centros poblados, vías de comunicación y zonas agrícolas. Además del diagnóstico y planificación de los diques longitudinales que conforman el nuevo sistema de protección de defensas, en el presente estudio se establecen directrices básicas para su correcto diseño y cálculo, acorde a la cultura técnica peruana apoyada con buenas prácticas de modelización y diseño hidrológico e hidráulico. Adicionalmente se plantean diseños conceptuales y directrices básicas para obtener un adecuado sistema de protección, tales como la conformación de dique y enrocado de protección. Las medidas estructurales se completan con la definición de una estructura de laminación para la atenuación de los caudales de avenida. Para su correcto y eficiente planteamiento se ha llevado a cabo un estudio de laminación de avenidas orientado a entender el impacto que tiene el aumento de almacenamiento del sistema sobre los caudales máximos en diferentes puntos de la cuenca media. El presente plan contra inundaciones incluye adicionalmente acciones no estructurales de reforestación en la parte alta de la cuenca, lugar donde se produce las mayores precipitaciones. Por lo tanto, se ha evaluado el impacto que tiene el incremento y mejora de la cobertura vegetal sobre la respuesta hidrológica de la cuenca, y su contribución a la reducción de los caudales de máximos circulantes.
[EN] The Peruvian coast is characterized by its variability and pluviometric asymmetry, where extreme aridity and intense rainfall are combined. This situation is caused by the phenomenon of El Niño and La Niña, which are produced by abnormal atmospheric pressure conditions, changes in wind speed and abnormal increase in the temperature of the atmosphere and the waters of the tropical Pacific Ocean. In this context, the area under study is framed, the Mala river basin, which is susceptible to flood hazards caused by these hydrometeorological phenomena. In order to diagnose, quantify and solve the problem of flooding in the river environment, this work is configured as a master plan against floods. This plan aims to efficiently plan and develop those structural measures necessary to mitigate the danger and risk of flooding, by reducing the exposure of people, goods and services to these phenomena. In order to do this, an exhaustive analysis of the frequency of floods in the hydrological system and a hydraulic analysis of the appropriate typology, extension and spatial-temporal resolution is firstly required, in order to provide quantitative and qualitative information necessary for the efficient definition of the measures. corrective. The process of diagnosis and identification of the structural measures required to reduce the risk of flooding is part of the present work, although the typology of these measures was pre-established by the public actors of the region. These measures were limited to two: the design of longitudinal dikes along the channel of the lower part of the basin, and the study of a lamination structure of avenues in the middle part of the basin (as a structural element to reduce peak flows of floods). Longitudinal dikes are the hydraulic works that have the greatest preponderance from the public administrations of Peru for the protection against floods. These structures have been built historically, and are still being built, as simple heaps of alluvial material from the riverbed itself, although in most cases they do not meet the quality objectives for which they are designed. This fact is evidenced by the fact that, during the last avenues events, the vast majority have presented structural failure. With the recurrent floods, these protection motes are progressively rebuilt by the different public actors, which generates a considerable economic expense without fulfilling their functionality during the useful life for which they are projected. The new technologies of two-dimensional hydraulic modeling applied in the study area have allowed to define more efficiently those sections vulnerable to lateral overflows, simulating the flows that are generated outside the main channel. In this way, they have been able to identify and prioritize those strategic sections where levees are most relevant for the confinement of the flow and the protection of important extensions of land belonging to the river floodplain (historically occupied for agricultural development). With this they remain protected all the vulnerable areas of the valley, such as population centers, communication routes and agricultural areas. In addition to the diagnosis and planning of the longitudinal dikes that make up the new system protection of defenses, this study establishes basic guidelines for their correct design and calculation, according to the Peruvian technical culture supported with good modeling practices and hydrological and hydraulic design. In addition, conceptual designs and basic guidelines are proposed to obtain an adequate protection system, such as the formation of a dock and protective rockfall. The structural measures are completed with the definition of a lamination structure for the attenuation of the avenue flows. For its correct and efficient approach, an avenue lamination study has been carried out aimed at understanding the impact that the increased storage of the system has on the maximum flows at different points in the middle basin. This plan against floods also includes non-structural reforestation actions in the upper part of the basin, where the highest rainfall occurs. Therefore, the impact that the increase and improvement of vegetation cover has on the hydrological response of the basin, and its contribution to the reduction of maximum circulating flows, has been evaluated.
[ES] La costa peruana se caracteriza por su variabilidad y asimetría pluviométrica, donde se conjugan una aridez extrema e intensas precipitaciones. Esta situación es causada por el fenómeno de El Niño y La Niña, los cuales se producen por condiciones anormales de presión atmosférica, cambios en la velocidad de los vientos e incremento anormal de la temperatura de la atmósfera y de las aguas del Océano Pacífico tropical. En este contexto se enmarca la zona objeto de estudio, la cuenca del río Mala, la cual es susceptible a peligros de inundación originados por estos fenómenos hidrometeorológicos. Con el fin de diagnosticar, cuantificar y dar solución a la problemática de inundaciones en el ámbito fluvial, el presente trabajo se configura como un plan maestro contra inundaciones. Este plan pretende planificar y desarrollar de forma eficiente aquellas medidas estructurales necesarias para la mitigación de la peligrosidad y el riesgo de inundación, por medio de la reducción de la exposición de personas, bienes y servicios a estos fenómenos. Para ello, se requiere primeramente un exhaustivo análisis de frecuencia de las crecidas en el sistema hidrológico y un análisis hidráulico de tipología, extensión y resolución espacio-temporal adecuadas, que tengan como fin proporcionar información cuantitativa y cualitativa necesaria para la definición eficiente de las medidas correctoras. El proceso de diagnóstico e identificación de las medidas estructurales requeridas para la reducción del riesgo de inundación forma parte del presente trabajo, aunque la tipología de estas medidas quedó preestablecida por los actores públicos de la región. Estas medidas se acotaron a dos: el planteamiento de diques longitudinales a lo largo del cauce de la parte baja de la cuenca (con la finalidad de producir el confinamiento de los caudales de las avenidas máximas), y el estudio de una estructura de laminación de avenidas en la parte media de la cuenca. Los diques longitudinales son las obras hidráulicas que mayor preponderancia tiene desde las administraciones públicas del Perú para la protección contra inundaciones. Estas estructuras han sido construidas históricamente, y se siguen construyendo, como simples amontonamientos de material aluvial del propio cauce, aunque no cubren en la mayor parte de los casos los objetivos de calidad para las que son concebidas. Este hecho se evidencia en que, durante los últimos acontecimientos de avenidas, su gran mayoría han presentado fallo estructural. Con las crecidas recurrentes estas motas de protección son progresivamente reconstruidas por los diferentes actores públicos, lo que genera un cuantioso gasto económico sin cumplir su funcionalidad durante la vida útil para las que son proyectadas. Las nuevas tecnologías de modelación hidráulica bidimensional aplicadas en la zona de estudio han permitido definir con mayor eficiencia aquellos tramos vulnerables a desbordamientos laterales, simulando los flujos que se generan fuera del cauce principal. De esta forma se han logrado identificar y priorizar aquellos tramos estratégicos donde los diques cobran mayor relevancia para el confinamiento del flujo y la protección de importantes extensiones de terreno pertenecientes a la llanura de inundación del río (históricamente ocupadas para el desarrollo agrícola). Con ello quedan protegidas todas las áreas vulnerables del valle, tales como centros poblados, vías de comunicación y zonas agrícolas. Además del diagnóstico y planificación de los diques longitudinales que conforman el nuevo sistema de protección de defensas, en el presente estudio se establecen directrices básicas para su correcto diseño y cálculo, acorde a la cultura técnica peruana apoyada con buenas prácticas de modelización y diseño hidrológico e hidráulico. Adicionalmente se plantean diseños conceptuales y directrices básicas para obtener un adecuado sistema de protección, tales como la conformación de dique y enrocado de protección. Las medidas estructurales se completan con la definición de una estructura de laminación para la atenuación de los caudales de avenida. Para su correcto y eficiente planteamiento se ha llevado a cabo un estudio de laminación de avenidas orientado a entender el impacto que tiene el aumento de almacenamiento del sistema sobre los caudales máximos en diferentes puntos de la cuenca media. El presente plan contra inundaciones incluye adicionalmente acciones no estructurales de reforestación en la parte alta de la cuenca, lugar donde se produce las mayores precipitaciones. Por lo tanto, se ha evaluado el impacto que tiene el incremento y mejora de la cobertura vegetal sobre la respuesta hidrológica de la cuenca, y su contribución a la reducción de los caudales de máximos circulantes.
[EN] The Peruvian coast is characterized by its variability and pluviometric asymmetry, where extreme aridity and intense rainfall are combined. This situation is caused by the phenomenon of El Niño and La Niña, which are produced by abnormal atmospheric pressure conditions, changes in wind speed and abnormal increase in the temperature of the atmosphere and the waters of the tropical Pacific Ocean. In this context, the area under study is framed, the Mala river basin, which is susceptible to flood hazards caused by these hydrometeorological phenomena. In order to diagnose, quantify and solve the problem of flooding in the river environment, this work is configured as a master plan against floods. This plan aims to efficiently plan and develop those structural measures necessary to mitigate the danger and risk of flooding, by reducing the exposure of people, goods and services to these phenomena. In order to do this, an exhaustive analysis of the frequency of floods in the hydrological system and a hydraulic analysis of the appropriate typology, extension and spatial-temporal resolution is firstly required, in order to provide quantitative and qualitative information necessary for the efficient definition of the measures. corrective. The process of diagnosis and identification of the structural measures required to reduce the risk of flooding is part of the present work, although the typology of these measures was pre-established by the public actors of the region. These measures were limited to two: the design of longitudinal dikes along the channel of the lower part of the basin, and the study of a lamination structure of avenues in the middle part of the basin (as a structural element to reduce peak flows of floods). Longitudinal dikes are the hydraulic works that have the greatest preponderance from the public administrations of Peru for the protection against floods. These structures have been built historically, and are still being built, as simple heaps of alluvial material from the riverbed itself, although in most cases they do not meet the quality objectives for which they are designed. This fact is evidenced by the fact that, during the last avenues events, the vast majority have presented structural failure. With the recurrent floods, these protection motes are progressively rebuilt by the different public actors, which generates a considerable economic expense without fulfilling their functionality during the useful life for which they are projected. The new technologies of two-dimensional hydraulic modeling applied in the study area have allowed to define more efficiently those sections vulnerable to lateral overflows, simulating the flows that are generated outside the main channel. In this way, they have been able to identify and prioritize those strategic sections where levees are most relevant for the confinement of the flow and the protection of important extensions of land belonging to the river floodplain (historically occupied for agricultural development). With this they remain protected all the vulnerable areas of the valley, such as population centers, communication routes and agricultural areas. In addition to the diagnosis and planning of the longitudinal dikes that make up the new system protection of defenses, this study establishes basic guidelines for their correct design and calculation, according to the Peruvian technical culture supported with good modeling practices and hydrological and hydraulic design. In addition, conceptual designs and basic guidelines are proposed to obtain an adequate protection system, such as the formation of a dock and protective rockfall. The structural measures are completed with the definition of a lamination structure for the attenuation of the avenue flows. For its correct and efficient approach, an avenue lamination study has been carried out aimed at understanding the impact that the increased storage of the system has on the maximum flows at different points in the middle basin. This plan against floods also includes non-structural reforestation actions in the upper part of the basin, where the highest rainfall occurs. Therefore, the impact that the increase and improvement of vegetation cover has on the hydrological response of the basin, and its contribution to the reduction of maximum circulating flows, has been evaluated.
URI: http://hdl.handle.net/10251/178305
Fecha: 2021-12-14
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