2016
UNIVERSIDAD DE PIURA MAESTRIA EN INGENIERIA VIAL
INFORME
Evaluación de la capacidad máxima del Rio Piura - HEC RAS
DANIEL QUIÑONEZ PERALTA UNIVERSIDAD DE PIURA 19/06/2016
1. Introducción. El fenómeno El Niño y La Oscilación del sur, generan eventos de lluvias extraordinarias de intensidad y persistencia imprevisible, en tal sentido es importante efectuar el monitoreo, control y evaluación de obras hidráulicos existentes en el cauce del río Piura así como la determinación de parámetros de diseño para nuevos proyectos. En este contexto, se emplea el programa HEC RAS, que permite determinar los diferentes niveles de agua alcanzados por los diversos caudales, el presente trabajo se realiza el análisis con los siguientes caudales de diseño.
Tabla: Caudales por Periodo de Retorno Período de retorno Qmaxinst
[años]
25
50
100
[m3/s]
2900
3900
4200
2. Objetivo
Determinar la capacidad máxima del río Piura en el tramo urbano, empleando el programa Hec Ras. Calcular los niveles de agua, velocidades para los caudales de diseño, en el tramo urbano.
3. Descripción de Metodología: Metodología:
Para el desarrollo del Análisis se empleó la Información proporcionada como parte del trabajo, siendo la siguiente: Planta general del río Piura, desde la represa Los Los Ejidos hasta el Futuro Puente Integración ESC. 1/15000. Secciones transversales (Hoja de cálculo).
3.1 Haciendo uso del programa Hec-Ras
Calculo de Distancias
Ingresando las 20 Secciones transversales al HEC-RAS, con los datos de coordenadas Norte y Este se obtiene las distancias asociado a sus respectivas cotas. A continuación se muestra el ingreso de coordenadas para todas las secciones los valores de CHANNEL, se han obtenido calculando la distancia perpendicular entre los dos puntos más bajos de dos secciones continuas. Para los valores de LOB (Margen Izquierda) Izquierda),, y ROB (Margen Derecha), se asumió los niveles de agua con un criterio extraído de la planta general del rio Piura desde la presa los Ejidos hasta el futuro puente Integración. Coordenadas Norte Este Secciones
Mínimo
Mínimo
S 20-19 S 19-18 S 18-17 S 17-16 S 16-15 S 15-14 S 14-13
19.343 21.432 21.218 20.572 21.15 20.733 20.697
21.432 21.218 20.572 21.15 20.733 20.697 20.705
Lob Marg Izquierdo 172 294 186 322 290 281 408
Channel Centro 171 195 182 221 201 187 410
Rob Marg Derecho 170 196 189 212 198 184 426
S 13-12 S 12-11 S 11-10 S 10-9 S 9-8 S 8-7 S 7-6 S 6-5 S 5-4 S 4-3 S 3-2 S 2-1
20.705 21.267 21.227 21.23 21.28 20.52 19.83 21.45 21.21 21.73 20.51 20.12
21.267 21.227 21.23 21.28 20.52 20.52 19.83 21.45 21.21 21.73 20.51 20.12 20.85
423 452 359 213 166 193 378 408 228 183 392 229
448 326 334 143 136 191 382 402 285 101 376 207
409 328 367 116 98 191 403 403 248 151 397 227
Valores de coeficiente de manning utilizados para los márgenes derecho e izquierdo
3.3
Determinación de cambios de márgenes Left Bank y Right Bank:
Se determinó los puntos más bajos en las secciones transversales que mostraran un cambio de margen del cauce del río Piura, se ob tuvieron los siguientes resultados: NUMERO
LEFT BANK
20
37
RIGHT BANK 320
19
65
300
18
60
340
17
75
380
16
38
340
15
45
260
14
41
300
13
36
460
12
36
400
11
20
380
10
40
260
9
30
200
8
15
130
7
30
160
6
40
160
5
15
140
4
15
130
3
20
120
2
25
140
1
20
150
Sección 20 Prog 0+000
Sección 19 Prog 0+000
Sección 18 Prog 0+000
Sección 17 Prog 0+000
Sección 16 Prog 0+000
Sección 15 Prog 1+000
Sección 14 Prog 0+000
Sección 13 Prog 0+000
Sección 12 Prog 2+000
Sección 11 Prog 0+000
Sección 10 Prog 0+000
Sección 09 Prog 3+000
Sección 08 Prog 0+000
Sección 07 Prog 0+000
Sección 06 Prog 0+000
Sección 05 Prog 4+000
Sección 04 Prog 0+000
Sección 03 Prog 0+000
Sección 02 Prog 0+000
Sección 01 Prog 5+000
Luego de haber ingresado las coordenadas de la sección con sus respectivos parámetros se procedió a ingresar los caudales de diseño a analizar según se muestra en la tabla siguiente. Parámetros de diseño:
Período de retorno max inst
Q
Nivel de agua Pte. Bolognesi
[años]
25
50
100
[m /s]
3
2900
3900 (FEN)
4200
[msnm]
26.8
27.85
28.75
La siguiente figura muestra el tramo principal del rio Piura con sus respectivas secciones ingresadas
Ingresando los caudales de diseño para los tres periodos de retorno T:25 Años; T:50 Años; T:100 Años;
La condición de borde para cada uno de los casos se obtiene utilizando la tabla N°1 donde se presenta los niveles de agua para cada caudal respectivo.
Ingresado las condiciones de flujo como datos de geometría y caudales se procede a grabar la información para posteriormente correr el programa y obtener los resultados.
Corrida de la información para los tres caudales analizados. Esta ventana significa que los datos entregados al sistema son lógicos y pueden ser analizados.
Resultados de la simulación
Presentamos la capacidad máxima, los niveles de agua y las velocidades del rio Piura para las 20 secciones simuladas con el HEC-RAS.
Capacidad Maxima m3/s Seccion 20
Seccion 19
Seccion 18
Seccion 17
Seccion 16
Capacidad Maxima m3/s
W.S.Elev Velocidad (m)
(m/s)
Tr: 25 años
1854.81
30.79
1.66
Tr: 50 años
2391.84
32.12
1.79
Tr: 100 años
2551.3
32.48
Tr: 25 años
1750.02
Tr: 50 años
W.S.Elev Velocidad (m)
(m/s)
Tr: 25 años
2340.36
29.91
2.00
Tr: 50 años
2866.23
31.26
2.82
1.83
Tr: 100 años
3310.53
31.65
2.23
30.58
2.7
Tr: 25 años
1481.99
29.77
2.88
2170.51
31.93
2.83
Tr: 50 años
1996.28
31.01
3.24
Tr: 100 años
2285.84
32.3
2.85
Tr: 100 años
2102.6
31.38
3.24
Tr: 25 años
1580.94
30.64
2.06
Tr: 25 años
1994.2
28.92
2.48
Tr: 50 años
1919.29
31.99
2.15
Tr: 50 años
2603.7
29.96
2.92
Tr: 100 años
2011.81
32.36
2.17
Tr: 100 años
2782
30.29
3.02
Tr: 25 años
1481.72
30.63
1.86
Tr: 25 años
2604.48
29.04
1.74
Tr: 50 años
1969.34
31.97
2.07
Tr: 50 años
3551.82
29.97
1.65
Tr: 100 años
2131.68
32.34
2.13
Tr: 100 años
3800.35
30.29
1.71
Tr: 25 años
1630.76
30.59
1.86
Tr: 25 años
1756.96
28.59
3.25
Tr: 50 años
2395.17
31.94
2.07
Tr: 50 años
2374.66
29.5
3.75
Tr: 100 años
2591.68
32.32
2.13
Tr: 100 años
2560.18
29.78
3.88
Seccion 10
Seccion 9
Seccion 8
Seccion 7
Seccion 6
ZONA URBANA Seccion 15
Seccion 14
Seccion 13
Seccion 12
Seccion 11
Tr: 25 años
2030.47
30.55
1.86
Tr: 25 años
1758.2
28.51
3.03
Tr: 50 años
2757.48
31.89
2.07
Tr: 50 años
2363.29
29.42
3.54
Tr: 100 años
2946.76
32.26
2.13
Tr: 100 años
2575.58
29.65
3.62
Tr: 25 años
2217.86
30.44
1.86
Tr: 25 años
1764.78
27.32
4.37
Tr: 50 años
2830.15
31.79
1.78
Tr: 50 años
2278.13
28.33
4.87
Tr: 100 años
2960.31
32.17
1.78
Tr: 100 años
2404.66
28.89
4.79
Tr: 25 años
2863.6
30.39
1.69
Tr: 25 años
2162.5
27.8
4.29
Tr: 50 años
3732.01
31.77
1.72
Tr: 50 años
2917.91
28.84
4.87
Tr: 100 años
4955.46
32.16
1.76
Tr: 100 años
3140.63
29.31
4.89
Tr: 25 años
2767.49
30.26
0.85
Tr: 25 años
1778.88
26.62
4.87
Tr: 50 años
3447.7
31.7
1.32
Tr: 50 años
2465.25
27.58
5.5
Tr: 100 años
3671.29
32.09
1.34
Tr: 100 años
2705.48
28.54
5.09
Tr: 25 años
2861.01
30.08
0.65
Tr: 25 años
2618.63
26.8
4.51
Tr: 50 años
3629.42
31.56
1.21
Tr: 50 años
3497.12
27.85
4.98
Tr: 100 años
3860.74
31.97
1.23
Tr: 100 años
3744.12
28.75
4.64
Seccion 5
Seccion 4
Seccion 3
Seccion 2
Seccion 1
Los resultados de la simulación muestran, que no se genera desborde del rio Piura en las secciones perteneciente a la Zona Urbana (Sección: 1,2,3,4,5), para los tres caudales de máxima intensidad con periodos de retorno de (25-50-100 años). Este resultado se justifica ya que nuestros datos de entrada de los valores, que indican el cambio de margen (Main Channel Bank Station), para todas las secciones han sido considerando los valores de
campo obtenido del plano topográfico y de las coordenadas. En muchos de los casos la distancia del margen derecho e izquierdo del talud superan ampliamente los 10m. Los cuales se deberían de considerar como valor asumido para el análisis al tener mayor ancho horizontal del margen estaría incrementando la capacidad hidráulica para el flujo del caudal. Así mismo se logró evidenciar, que se genera un desborde entre las secciones 10 y 14 para los periodos de retorno de 50 y 100 años. Generando así la inundación, que afecta a las cosechas aledañas al margen Derecho del cauce del rio ya estas presenta una elevación mucho menor elevación del agua que resulta de la simulación del caudal máximo el margen Izquierdo logra presentan una relativa capacidad aceptable. Para otras simulaciones considerando un ancho de margen menor o igual a 10 m. Y valores de coeficiente de mannign mayores, se logra evidenciar un desborde en la zona urbana entre las secciones 3 y 6. Para los taludes que presentan recubrimiento de concreto. Estoy resultados de análisis son confiables en función de los datos considerados para el análisis.
RESULTADOS DEL ANALISIS
Sección 20 - 19
Sección 18 - 17
Sección 17 - 16
Sección 14 - 13
Sección 12 - 11
Sección 10 - 09
Sección 08 - 07
Sección 06 - 05
Sección 04 - 03
Sección 02 - 01
Gráfico del Perfil del Flujo Tr: 25 Años
Tr: 50 Años
Tr: 100 Años
Gráfico de velocidad Tr de 25 años
Tr de 50 años
Tr de 100 años
Vista del Rio Piura en tres dimensiones Periodo de retorno de 25 años
Periodo de retorno de 50 años
Periodo de retorno de 100 años
