clase iv m hec rasod modelo hec ras

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA ESCUELA DE POSTGRADO

MAESTRIA EN RECURSOS HDRICOS MENCIN: INGENIERIA DE RECURSOS HDRICOS

CURSO: MODELOS MATEMTICOS EN HIDROLOGA ING. EDUARDO A. CHAVARRI VELARDE

Modelo Hec- Ras v.3.1.1

1. Introduccin

El modelo Hec-Ras, ha sido desarrollado por el Centro de Ingeniera Hidrolgica (Hydrologic Engineering Center) del cuerpo de ingenieros de la armada de los EE.UU. (US Army Corps of Engineers) y tiene como predecesor al programa HEC-2, con varias mejoras con respecto a ste, entre las que destaca la interfase grfica de usuario que facilita las labores de preproceso y postproceso. El modelo numrico incluido en el programa permite realizar anlisis del flujo permanente y no permanente unidimensional gradualmente variado en lmina libre. Entre sus principales caractersticas tcnicas se tiene: - Realiza el clculo hidrulico de estructuras (puentes, aliviaderos,

alcantarillas, etc.). - Permite la visualizacin grfica de datos y resultados - Permite la edicin grfica de secciones transversales. La aplicacin del modelo Hec-Ras es la modelacin hidrulica en rgimen permanente y no permanente de cauces abiertos, ros y canales artificiales.

2. Ejemplo de Aplicacin En el mes de marzo del ao 1999, se realiz el estudio 'Simulacin Hidrulica del ro Tumbes desde la Estacin Puerto El Cura hasta 900.0 m. aproximadamente aguas abajo del Puente Tumbes'. Como es conocido, despus de los eventos ocurridos por el fenmeno El Nio98, la configuracin del ro vari considerablemente por lo que fue necesario este tipo de estudios para que acompaados de otros como el estudio del transporte de sedimentos, se pueda realizar la planificacin hidrulica del ro. Las principales partes del estudio consistieron en la revisin hidrolgica de la informacin hidrometeorolgica as como el procesamiento de la informacin topogrfica. Finalmente se utiliz el software HECRAS para obtener los perfiles hidrulicos para diversos caudales de avenidas.

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2.1 Informacin bsica - Informacin bibliogrfica

Estudio de Factibilidad Proyecto Puyango Tumbes, componente peruana, Informe Principal, Tomo 5, DEFENSAS RIBEREAS, Consultores y Asesores Asociados SRL, 1990.

Plan Director de Encauzamiento del Ro Tumbes, Estudio Preliminar ,

Ing. Alfredo Mansen Valderrama, 1995. - Informacin Cartogrfica

La informacin cartogrfica proporcionada por el Proyecto Especial Puyango Tumbes fue la siguiente:

Levantamiento Topogrfico Ubicacin de espigones ro Tumbes,

sector: La Variante, Escala: 1:500, Agosto 1997. Conformacin general de las defensas Proyecto de Defensas

Ribereas del ro Tumbes, Escala 1:5000, Agosto 1998. Secciones Transversales del ro Tumbes Proyecto de Defensas

Ribereas del ro Tumbes, Escala H: 1:1000, Escala V: 1:100, veinte planos. Desde el Puente Tumbes hasta Puerto El Cura, las secciones estn espaciadas cada 100 metros en promedio partiendo desde la seccin 0+000 a 0+ 6+100.

Informacin topogrfica el ro Tumbes del ao 1988, desde el Puerto El Cura hasta la estacin El Tigre.

Cartas Nacionales Zorritos 8-B y Tumbes 8-C, escala 1/100,000.

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2.2 Informacin hidrometeorolgica

La informacin hidrometeorolgica utilizada en el estudio fue obtenida a partir de las siguientes estaciones. (Cuadro N01)

Cuadro N01

Estacin UTM - norte UTM - este Altura(msnm) PeriodoEl Caucho 9578098.1 581427.8 450 63-95Los Cedros 9600226.7 551828.3 5 59-95Campamento Sede 9607589.7 562939.4 19 83-95Chacritas 9591003.6 570332.8 85 79-95Angostura 9583636.7 566625.9 70 79-95El Tigre 9583640.3 561073.5 40 64-95

Estacin UTM - norte UTM - este Altura PeriodoEl Tigre 9583640.3 561073.5 40 63-98

Estaciones Meteorolgicas

Estacin Hidromtrica

La informacin meteorolgica fue utilizada para obtener las isoyetas para los meses de enero a abril. La informacin hidromtrica analizada corresponde a la serie de caudales mximos instantneos registrada en la Estacin El Tigre desde 1979 a 1998 (Cuadro N02).

Cuadro N02 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC MAX.

79 95.1 335.9 689.7 604.4 203 83.2 39.5 26.4 22.6 26.4 15.6 24.8 689.780 53.7 293.8 222.2 628.3 209 65.2 33.1 24.6 16.2 28.3 25.8 104.4 628.381 127.5 390.3 1578.6 460.9 143.8 55.9 32.6 21.4 20.2 14.8 16.9 101.3 1578.682 148.4 342 268.7 512.9 210.1 82.3 75.2 21.9 20.8 52.3 279.3 1429 1429.083 3050.5 3712.5 3130.2 2341.3 2800 1790.3 518.5 81.3 53.5 69.1 39.2 382.3 3712.584 257.7 1455.5 1627.5 1045.3 353.6 102.4 64.6 42.2 31.3 52.1 43.1 157.3 1627.585 364 271.3 397.8 245.7 95.2 39 25.2 19 15.3 15.3 19 150.3 397.886 518 518.5 256 1397.4 200 87.2 40.3 26.8 19.6 16.8 33 34.8 1397.487 1086.5 2098.5 2082.9 1293.8 809.9 195.6 100 68.5 46.8 51.7 43.6 24.3 2098.588 340.1 651.9 340.1 347.6 164.7 58.1 28.1 20.9 21.8 16.4 21.8 112.8 651.989 913.3 1828.8 1807.9 1666.2 172.1 78.6 47.1 29.6 21.4 29.6 23.9 62.6 1828.890 85.2 513.4 176.2 443.2 192.9 74.8 32.4 21.9 16.3 20.7 24.4 38.1 513.491 130.1 412.3 584.5 235.7 113.9 54.1 32.7 21.6 15.1 15.4 24.4 110.6 584.592 203.9 551.8 2489.6 2348.6 1371.1 258.4 58.4 34 29.2 16.7 21.8 27.8 2489.693 107.3 907.7 1281.7 1918.2 642 109.1 52.9 34.3 26.3 64.1 68.4 177.4 1918.294 1222.9 890.9 769 891.3 428.9 119.2 52.4 32.5 22.2 20.3 27.1 104.6 1222.99596 293.7 665.7 690.3 315.3 135.5 54.5 37.6 19.8 13.5 20.2 10 28.9 690.397 52.4 159.5 173.9 1583.3 1583.398 1576.1 2569.9 2569.9

MAX. 3050.5 3712.5 3130.2 2348.6 2800.0 1790.3 518.5 81.3 53.5 159.5 279.3 1583.3 3712.5

DESCARGAS MXIMAS INSTANTNEAS (m3/s) - RIO TUMBES - EST. EL TIGRE

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En el cuadro N03, se muestra los descriptores de las series de caudales mximos instantneos de los meses de enero a abril.

Cuadro N03

Confid. Confid.Meses Ndatos Media -95.000% 95.000 Suma Mnimo Mximo

Ene 18 587.44 208.25 966.64 10574 53.7 3050.5Feb 18 1022.82 548.62 1497.01 18410.7 271.3 3712.5Mar 17 1081.94 620.91 1542.96 18392.9 176.2 3130.2Abr 17 982.12 610.97 1353.27 16696.1 235.7 2348.6

Sesgo Std.Err.Meses Rango Variancia Desv.Estand. Error Estandar Coef.Sesgo Kurtosis

Ene 2996.8 581454.38 762.53 179.73 2.30 0.54 5.91Feb 3441.2 909274.17 953.56 224.76 1.73 0.54 2.61Mar 2954 804004.11 896.66 217.47 0.94 0.55 -0.03Abr 2112.9 521096.64 721.87 175.08 0.84 0.55 -0.59

Estadsticas Descriptivas de los valores de caudal mximos instantneos de la Estacin El Tigre

Con el objeto de realizar el anlisis de mximas avenidas, se propuso el ajuste a la distribucin log pearson tipo III, cuyos resultados se muestran en el Cuadro N04

CUADRO N04 RESULTADOS DEL AJUSTE A LA DISTRIBUCION LOG-PEARSON III

Nmero 18 u = 1055.709021Suma 26028.8 d = 0.001478749Promedio 1446.0

_____ Desv.Est. 867.32log X 3.1

slogx 0.28g -0.01PERIODO DE RETORNO = 2 aosF(x) 2 0X 3.078antilog 1197.226PERIODO DE RETORNO = 10 aosF(x)10 1.286x 3.441antilog 2761.600PERIODO DE RETORNO = 50 aosF(x)50 2.107X 3.673antilog 4707.107PERIODO DE RETORNO = 100 aosF(x)100 2.358x 3.744antilog 5542.965

EL MODELO EXPLICA EL COMPORT. DE LA VARIABLE EN (%) : 93.75 El resumen de los resultados obtenidos fueron los siguientes:

T.R Q>Mx(m3/s)2 1197.22610 2761.60050 4707.107100 5542.965

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Dichos resultados difieren de los reportados por el Estudio Plan Director de Encauzamiento del ro Tumbes, por haber sido calculados con la serie completa de 1979 a 1998 donde se estn considerando el efecto del fenmeno El Nio de 1983 y 1998. 2.3 Metodologa 2.3.1 Adecuacin de la informacin al programa HEC-RAS.

a) Recopilacin de la Informacin bibliogrfica, cartogrfica e hidrometeorolgica existente en la sede del Proyecto Puyango Tumbes.

b) Reconocimiento de campo, mediante un recorrido desde el Puente

Tumbes hasta la Estacin El Tigre, dando mayor detalle al tramo desde Puerto El Cura hasta el Puente Tumbes, tramo en el cual fue realizado un levantamiento topogrfico en Agosto -1998. Se procedi a tomar las caractersticas geomtricas del puente Tumbes, como nmero de pilares, dimetros, alturas, y las caractersticas de la calzada como longitud, ancho y altura.

Puente Tumbes (Ubicado en la progresiva 0+900) el 12.12.98

c) Ingreso de las secciones transversales del ro con informacin

correspondiente al levantamiento realizado en agosto - 98, desde el Puente Tumbes hasta la Estacin Puerto El Cura, las secciones estn espaciadas en promedio cada 100 metros, las cuales han sido corregidas (renumeradas en las progresivas) debido a que se ha tomado cuatro secciones ms, estando la primera seccin 0+000 a 900

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metros aguas abajo del Puente Tumbes y la ultima seccin 6+100 (Puerto El Cura) en la progresiva 7+000.

Vista aguas arriba del Puente Tumbes, el lmite curvo del cauce

corresponde a la progresiva 1+580 d) Con el objeto de utilizar la informacin hidromtrica de la Estacin El

Tigre (Progresiva 31+000) y el aporte de las quebradas en la simulacin hidrulica del ro Tumbes se utiliz parte de la informacin topogrfica del ao 1988, desde la Estacin Puerto El Cura hasta la Estacin El Tigre. (Ver Figura 1).

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Figura N01

Puente TumbesProgresiva 0+900 m

Est. Puerto El CuraProgresiva 7+080 m

Estacin El TigreProgresiva 31+000 m

InicioProgresiva 0+000 m

Ro Tumbes, Progresiva 0+000 m al 31+000 mFuente : Carta Nacional 1:100,000

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Cabe resaltar en este punto la necesidad de actualizar la informacin topogrfica de las secciones del ro desde el Puerto El Cura a la Estacin El Tigre para obtener mayor precisin en las simulaciones posteriores. En el Cuadro N05, se presenta las nuevas progresivas desde El Puerto El Cura a la Estacin El Tigre.

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Cuadro N05

Progresivas originales Progresivas Levantamiento 1988 modificadas (*)

18100 1900018090 1899018000 1890017800 1870017600 1850017400 1830017200 1810017000 1790016800 1770016600 1750016400 1730016300 1720016200 1710016000 1690015800 1670015600 1650015400 1630015200 1610015000 1590014850 1575014800 1570014600 1550014400 1530014200 1510014000 1490013900 1480013800 1470013600 1450013400 1430013200 1410013000 1390012800 1370012600 1350012400 1330012300 1320012200 1310012000 1290011600 1250011400 1230011200 1210011050 1195011000 1190010800 1170010600 1150010400 1130010200 1110010000 109009800 107009600 105009400 103009200 101009000 99008900 98008800 97008600 95008400 93008200 91008000 89007800 87007700 86007600 85007500 84007400 83007200 8100

Tramo Estacin El Tigre - Estacin Pto. El Cura

(*) Las progresivas fueron modificadas en relacin a la nueva progresiva 0+000 que corresponde a la seccin 900.0 m. aguas abajo del Pte.Tumbes.

e) Estimacin del coeficiente de resistencia de Manning y coeficientes de

contraccin y expansin para las diferentes secciones del ro Tumbes.

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Configuracin del cauce del ro para la estimacin del coeficiente de

rugosidad de Manning. f) Estimacin de los aportes de las principales quebradas mediante el

mtodo racional, para lo cual se trazaron las isoyetas correspondientes a los meses de Enero, Febrero, Marzo, Abril y del periodo enero a abril de 1998 (Anexo A - Figuras N02 a la N06). Para la determinacin de las reas de las quebradas se utilizaron las cartas nacionales respectivas, las cuales fueron previamente digitalizadas. El caudal de aporte de las quebradas se estim en 205.0 m3/s (Estimacin para febrero 98) (Ver Cuadro N6).

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11 26/04/04

31+000 28+900

24+900

22+90021+500

20+700

18+50017+50017+30016+900

13+900

11+90011+30010+50010+100

5+880

3+980

Progresivas de ubicacin de las principales quebradas tributarias del

ro Tumbes

Cuadro N6

Nombre Area (ha) Pp.ene.(mm) Pp.feb.(mm) Pp.mar.(mm) Pp.abr.(mm) Q.ene.(m3/s) Q.feb.(m3/s) Q.mar.(m3/s) Q.abr.(m3/s)

Q. De San Juan 1011.13 65.0 110.0 110.0 90 2.130 3.604 3.604 2.949Q.Cabeza de Toro 13007.30 75.0 120.0 100.0 100 31.615 50.584 42.153 42.153Q. Ceibal 3395.41 55.0 100.0 80.0 80 6.052 11.004 8.803 8.803Q. Angostura 20959.12 80.0 140.0 140.0 130 54.338 95.092 95.092 88.300Q. Corrales 2219.95 45.0 80.0 80.0 60 3.237 5.755 5.755 4.317Q. Urcos 886.82 50.0 90.0 90.0 70 1.437 2.587 2.587 2.012Q. Los Cristales 675.39 50.0 90.0 90.0 70 1.094 1.970 1.970 1.532Q. La Jardina 3056.98 55.0 70.0 80.0 50 5.449 6.935 7.926 4.953Q. Plateros 378.24 50.0 85.0 90.0 65 0.613 1.042 1.103 0.797Q. La Pea 551.56 50.0 85.0 85.0 65 0.894 1.519 1.519 1.162Q.Francos 168.10 50.0 85.0 80.0 65 0.272 0.463 0.436 0.354Q. Urbina 1526.57 45.0 80.0 80.0 65 2.226 3.958 3.958 3.216Q. Vaqueria 3044.93 50.0 80.0 85.0 55 4.934 7.894 8.388 5.427Q. El Oidor 873.40 55.0 87.0 90.0 65 1.557 2.463 2.547 1.840Q. Carretas 854.30 58.0 90.0 90.0 65 1.606 2.492 2.492 1.800Q. Higueron 2624.32 55.0 90.0 90.0 65 4.678 7.654 7.654 5.528T O T A L 55233.52 55.5 92.6 91.3 72.5 122.132 205.016 195.988 175.142Coeficiente de Escurrimiento : 0.35Se asume a partir del hietograma mensual que se dieron un promedio de 5 tormentas al mes con duraciones de 06 horas cada una.

QUEBRADAS APORTANTES AL RIO TUMBES




g) Determinacin de las magnitudes de los caudales mximos instantneos

y tiempos de retorno que se presentan en el ro Tumbes, para lo cual se realiz el ajuste de los valores observados en la estacin El Tigre a la distribucin de mximas avenidas Log-Pearson III Cuadro N04.

h) Ejecucin del Programa HEC-RAS, considerando subcrtico el rgimen

hidrulico del ro para caudales mximos de 600 m3/s, 805 m3/s, 1205 m3/s, 1805 m3/s y 2205 m3/s, respectivamente en el Puente Tumbes.

4.2 Verificacin del perfil de flujo para el evento mximo Fenmeno El

Nio 98 mediante el programa HEC-RAS

La simulacin del perfil de flujo del evento ocurrido el da 09.02.98 tuvo como finalidad calibrar los clculos que realiza el programa de cmputo HEC-RAS. La informacin para realizar la calibracin fue la siguiente:

a) Caudal de avenida registrado en la Estacin El Tigre el da 09.02.98 y

que corresponde segn lo registrado a 2534 m3/s (7.65 m. de altura en la mira limnimtrica)

b) Altura total de la loza superior del Puente Tumbes: 10.20 m. c) Altura total desde el fondo del cauce hasta el borde inferior del Puente:

8.90 m. d) Altura total que alcanz la superficie del agua debajo del Puente

Tumbes: 7.30 m. aproximadamente.

Por lo tanto los caudales de entrada al tramo entre la Estacin El Tigre y el Puente Tumbes para el evento del 09.02.98 fueron:

- Caudal de entrada por la Estacin El Tigre: 2534.0 m3/s - Caudal aportado por quebradas: 205.0 m3/s.

Sin embargo al realizar la simulacin respectiva los resultados no concuerdan con lo observado en el Puente Tumbes, lo que corrobora lo expuesto en el Plan Director de encauzamiento del ro Tumbes elaborado por el Ing. A. Mansen V., que indica que los caudales mximos registrados en la Estacin El Tigre estaran sobrevaluados, recomendando utilizar como caudales de diseo los comprendidos entre 1650 m3/s y 2140 m3/s. Ello determin que para efectos de la simulacin del evento del 09.02.98, se halla determinado un caudal de avenida mximo de 1050 m3/s en la Estacin El Tigre que incrementado en 205 m3/s por el aporte de las quebradas daran un total de 1255 m3/s en el Puente Tumbes. El cuadro N07, muestra de manera tabular las caractersticas hidrulicas del perfil de flujo obtenido producto de la calibracin desde la Estacin Puerto El Cura al Puente Tumbes.

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La Figura N02 muestra grficamente el perfil de flujo antes indicado.

Figura N02

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000

5

10

15

Sim.ro Tumbes INADE-PEAE

Main Channel Distance (m)

Elev

atio

n (m

)

Legend

WS Q=2534

Ground

Left Levee

Right Levee

100

200

899.

9098

0

1580

1680

1780

1880

2080

2180

2380

2480

2580

2680

2780

2880

2980

3080

3180

3280

3380

3480

3680

3880

4080

4280

4480

4580

4680

4780

4880

4980

5080

5180

5280

5380

5480

5580

5680

5780

5880

5980

6180

6280

6480

6580

6680

6780

6880

6980

7080

8100

8300

8400

8500

8600

8700

8900

EL TIGRE-PTE.TUM

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Cuadro N07 River Sta Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev E.G. Slope Vel Chnl Flow Area Top Width Froude # Chl

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m)0 1254.9 1 6.68 3.7 6.86 0.0005 1.89 689.26 140 0.27

100 1254.9 1 6.8 3.51 6.9 0.000284 1.51 950.97 199 0.2200 1254.9 1 6.83 3.51 6.93 0.000279 1.51 956.81 199 0.2300 1254.9 0.28 6.82 3.46 6.98 0.000401 1.83 765.3 164 0.24

899.9 1254.9 1 7.06 2.7 7.12 0.000144 1.14 1123.07 191.51 0.15900 Bridge

900.1 1254.9 1 7.3 2.7 7.36 0.000126 1.1 1169.76 192 0.14930 1254.9 1 7.3 2.7 7.36 0.000126 1.09 1170.45 192 0.14980 1254.9 0.98 7.29 3.71 7.38 0.000266 1.52 1100.34 314.48 0.2

1080 1254.9 0.68 7.31 3.65 7.41 0.000249 1.43 1055.67 299.63 0.191180 1254.9 0.5 7.32 4.01 7.45 0.000465 2.06 931.29 278.3 0.261280 1254.9 0.42 7.33 4.18 7.52 0.000501 2.09 815.77 261.63 0.271380 1254.9 0.48 7.38 4.59 7.57 0.000566 2.1 788.51 259.74 0.291480 1254.9 0.3 7.51 4.04 7.62 0.000294 1.53 987.56 298.82 0.211580 1254.9 2.07 7.58 4.06 7.65 0.000262 1.41 1221.78 359.53 0.191630 1254.9 1.37 7.62 3.73 7.66 0.000144 1.04 1536.45 412.51 0.141680 1254.9 1.56 7.61 3.92 7.67 0.00016 1.1 1338.1 379.72 0.151730 1254.9 1.56 7.66 3.69 7.68 0.000086 0.82 1967.52 500 0.111780 1254.9 1.23 7.68 3.65 7.69 0.000055 0.66 2574.03 670 0.091880 1254.9 0.9 7.69 4.39 7.7 0.000065 0.72 2657.58 720 0.11980 1254.9 0.97 7.69 3.61 7.71 0.000058 0.68 2656.03 730 0.092080 1254.9 1.67 7.7 4.08 7.71 0.000058 0.67 2754.56 730 0.092180 1254.9 0.91 7.7 3.98 7.72 0.000057 0.65 2655.53 700 0.092280 1254.9 2 7.7 3.97 7.72 0.000075 0.72 2193.3 570 0.12380 1254.9 2.6 7.71 4.17 7.73 0.000095 0.79 2165.01 650 0.112480 1254.9 2.12 7.72 4.43 7.74 0.000109 0.84 2144.88 650 0.122580 1254.9 2 7.73 4.17 7.76 0.000137 1.04 1845.2 515 0.142680 1254.9 2.03 7.75 4.1 7.77 0.000097 0.82 2078.16 603 0.122780 1254.9 2.04 7.75 4.15 7.78 0.000102 0.83 2005.57 610 0.122880 1254.9 2.01 7.76 4.44 7.8 0.000146 0.99 1679.84 550 0.142980 1254.9 2.04 7.78 4.83 7.82 0.000212 1.27 1647.5 600 0.183080 1254.9 2.27 7.79 4.81 7.85 0.000209 1.24 1497.86 540 0.173180 1254.9 1.75 7.81 4.71 7.87 0.000204 1.24 1396.19 448 0.173280 1254.9 1.8 7.83 4.87 7.89 0.000208 1.22 1468.5 520 0.173380 1254.9 2.18 7.87 4.84 7.91 0.000157 1.07 1734.28 600 0.153480 1254.9 1.96 7.89 4.23 7.92 0.000099 0.86 1993.81 640 0.123580 1254.9 2.45 7.91 4.78 7.93 0.000139 0.95 1935.26 600 0.143680 1254.9 1.8 7.92 4.56 7.95 0.00012 0.94 1859.37 580 0.133780 1254.9 1.42 7.93 4.88 7.96 0.000124 0.99 1931.55 600 0.133880 1254.9 1.77 7.94 5.15 7.98 0.000148 1.09 1845.51 570 0.153980 1254.9 1.52 7.96 4.8 7.98 0.000115 0.94 2076.65 640 0.134080 1247.2 1.48 7.96 5.12 7.99 0.000132 1.02 2024.57 650 0.144180 1247.2 1.3 7.97 4.68 7.99 0.000115 0.91 2080.83 640 0.134280 1247.2 1.24 7.98 4.31 8 0.000119 0.91 2128.71 660 0.134380 1247.2 1.68 7.98 4.8 8 0.000093 0.8 2174.25 600 0.114480 1247.2 2.13 7.99 5.18 8.02 0.000134 0.89 1853.03 545 0.134580 1247.2 3.07 8 5.04 8.04 0.000154 0.98 1848.72 600 0.154680 1247.2 2.56 8.02 5.32 8.06 0.000212 1.17 1696.74 600 0.174780 1247.2 2.44 8.04 5.64 8.08 0.000254 1.29 1604.9 600 0.194880 1247.2 2.98 8.06 8.11 0.000237 1.24 1585.78 600 0.184980 1247.2 3.25 8.08 5.54 8.13 0.000245 1.24 1507.63 560 0.185080 1247.2 2.66 8.1 5.66 8.16 0.000298 1.36 1419.19 560 0.25180 1247.2 2.67 8.12 5.58 8.2 0.000348 1.51 1315.87 620 0.225280 1247.2 2.8 8.15 5.67 8.25 0.000403 1.61 1129.48 490 0.245380 1247.2 2.7 8.18 5.95 8.32 0.000556 1.86 1030.69 600 0.285480 1247.2 3.18 8.25 5.83 8.37 0.000469 1.7 1065.65 560 0.255580 1247.2 3.2 8.31 5.92 8.42 0.000455 1.68 1125.76 600 0.255680 1247.2 2.5 8.35 5.98 8.47 0.000463 1.79 1097.47 600 0.265780 1247.2 2.5 8.39 6.32 8.53 0.000752 2.09 946.11 500 0.325880 1247.2 2.8 8.49 5.93 8.59 0.00038 1.46 1072.86 515 0.235980 1244.2 2.9 8.52 5.88 8.63 0.000487 1.74 1078.71 525 0.266080 1244.2 3.03 8.58 5.78 8.67 0.000348 1.5 1125.09 363.5 0.226180 1244.2 3.01 8.63 5.43 8.7 0.000217 1.17 1226.3 441.87 0.176280 1244.2 3.44 8.66 5.8 8.73 0.000293 1.34 1235.7 408.47 0.26380 1244.2 3.43 8.68 5.75 8.75 0.000276 1.3 1153.35 412.36 0.26480 1244.2 3.15 8.69 6.18 8.79 0.000442 1.67 1021.35 397.75 0.256580 1244.2 3.75 8.74 6.16 8.84 0.000417 1.63 1074.27 426 0.246680 1244.2 3.54 8.78 6.17 8.88 0.000393 1.62 1074.48 420 0.236780 1244.2 2.83 8.83 6.09 8.91 0.000318 1.34 1047.79 431.31 0.21

Caractersticas hidrulicas del perfil de flujo entre Pto.El Cura y 900 m. aguas abajo del Puente Tumbes

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Por tanto, los caudales en la Estacin El Tigre, considerados para realizar las simulaciones fueron: 395 m3/s, 600 m3/s, 1000, 1600 y 2000 m3/s, correspondientes a 600 m3/s, 805 m3/s, 1205, 1805 y 2205 m3/s en el Puente Tumbes, respectivamente. En los cuadros N8 al N12 se presenta la relacin de las quebradas tributarias y los caudales de aporte respectivos para cada uno de los casos simulados.

Progresiva Tributarios Q.aporte(m3/s) Q.acumulado(m3/s)31+000 Est.El Tigre 0.0 395.028+900 Q.Higueron 7.7 402.724+900 Q.Carretas 2.5 405.122+900 Q.El Oidor 2.5 407.621+500 Q.Angostura 95.1 502.720+700 Q.Vaquera 7.9 510.618+500 Q.Francos 0.5 511.117+500 Q.Ceibal 11.0 522.117+300 Q.Urbina 4.0 526.016+900 Q.La Pea 1.5 527.513+900 Q.Plateros 1.0 528.611+900 Q.La Jardina 6.9 535.511+300 Q.Cabeza de Toro 50.6 586.110+500 Q.San Juan 3.6 589.710+100 Q.Los Cristales 2.0 591.75+880 Q.Urcos 2.6 594.33+980 Q.Corrales 5.8 600.0

T O T A L : 205.0

Cuadro N8 Tributarios del ro Tumbes entre Est.El Tigre y el Pte.Tumbes


T O T A L : 205.0

Cuadro N 9 Tributarios del ro Tumbes entre Est.El Tigre y el Pte.Tumbes

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T O T A L : 205.0

Cuadro N10 Tributarios del ro Tumbes entre Est.El Ti

16 26/04/04

gre y el Pte.Tumbes


T O T A L : 205.0

Cuadro N11 Tributarios del ro Tumbes entre Est.El Tigre y el Pte.Tumbes





T O T A L : 205.0

Cuadro N12 Tributarios del ro Tumbes entre Est.El Ti

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gre y el Pte.Tumbes

5. Resultados

a. El rgimen de flujo se considera Subcrtico

b. La simulacin ha sido realizada considerando el tramo desde la Estacin El Tigre hasta el Puente Tumbes, con el objeto de tener una seccin de control en dicha estacin, sin embargo el tramo de inters es desde las progresivas 0+000 (900 metros aguas abajo del Puente Tumbes) hasta la 7+080 (Puerto El Cura).

Se calcul los aportes de las quebradas tributarias a lo largo del ro tumbes, considerando la precipitacin total que se present en los meses de enero, febrero, marzo y abril del ao 1998 (Fenmeno El Nio), para lo cual se procedi a determinar las ocurrencias de las lluvias desde el mes de enero al mes de abril (Cuadro N06). Si asumimos que de los 30 das del mes las lluvias representativas se concentran en 5 das y adems considerando que son tormentas con duracin promedio de 6 horas, se puede esperar que la intensidad de precipitacin para las condiciones de mximas avenidas sea 4 mm/hr. Por las caractersticas de cobertura vegetal y suelos de las cuencas se ha seleccionado un coeficiente de escorrenta de 0.35, obtenido del libro Fundamentos de Hidrologa de Superficie, de J. Aparicio M, 1994.




c) Los resultados de la simulacin realizada pueden ser observados en la figura N03, los caudales que se presentan en la leyenda de la figura en mencin son los estimados a nivel del Puente Tumbes. Si consideramos el caudal en la estacin El Tigre ms los aportes de las cuencas, se tendr que:

Para un caudal de 600 m3/s a la altura de la progresivas 4+500 aparece

un desfogue por el dren El Piojo, empezando a producirse problemas de inundaciones hacia aguas debajo de tal localidad.

Para un caudal de 805 m3/s, ya existen inundaciones a partir de la

progresiva 5+000 hacia abajo. Se observa que a la altura de la ciudad de Tumbes (malecn), en la margen izquierda se dan inundaciones, lo cual constituyen aliviaderos naturales inundando las reas agrcolas, pero no afectando la ciudad de Tumbes.

Para un caudal de 1205 m3/s, se presentan inundaciones en todo el

tramo, observando que los niveles de agua a la altura del malecn se encuentran aproximadamente a 0.5 m por debajo de dique.

Para los caudales de 1805 y 2205 m3/s, se presentan niveles de agua

superiores a los niveles de las mrgenes derecha e Izquierda del ro y a la altura del malecn ingresara agua a la ciudad de Tumbes.

Por lo expuesto anteriormente se deduce que si en la estacin de El Tigre pasan caudales superiores a los 805 m3/s, aparecern un conjunto de inundaciones a lo largo de las mrgenes derecha e izquierda del ro, que permitirn la disminucin del caudal a la altura de la ciudad de Tumbes, lo que nos demuestra que no es conveniente hacer los diques de encauzamiento en lugares aguas arriba de la cuidad porque sern las zonas de desfogue hacia las tierras de cultivo, evitando de esta forma se produzcan desbordes hacia la ciudad de Tumbes. La Figura N04 muestra de manera esquemtica los perfiles de flujo obtenidos en la cercana del Puente Tumbes. Los resultados de manera tabular son mostrados en el Anexo B.

d) En los Cuadros N 13-1 y 13-2 se presentan los niveles actuales de la margen izquierda y derecha del ro Tumbes del tramo en estudio y los niveles de los diques para encauzar los caudales de 600 y 805 m3/s para obtener un borde libre de por lo menos 0.5 metros, sin embargo cabe resaltar que no es conveniente elevar los diques de las mrgenes del ro porque constituyen los aliviaderos naturales del ro.

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6. Conclusiones y Recomendaciones a) El presente estudio es de carcter preliminar por la escasez de precisin

que tienen inmersos los datos de entrada al programa HEC-RAS.

b) La construccin de diques a lo largo de las mrgenes del ro Tumbes ser necesario hacerlo para caudales menores a 805 m3/s. Si se tratara de encauzar caudales mayores, suceder que el ro no tendr suficiente capacidad, pudiendo ocurrir desbordamientos a la altura de la ciudad de Tumbes. Actualmente la falta de diques hace posible que la onda de crecida se atene con los desbordamientos hacia las reas agrcolas.

c) La informacin de caudales mximos instantneos de la Estacin El Tigre

parece estar sobrestimada, se recomienda realizar estudios para la correccin apropiada de aquella, adems de implementar el aforo en el Puente Tumbes.

d) Se debe realizar luego del periodo de lluvias el levantamiento topogrfico de

las secciones transversales al ro desde la Estacin El Tigre hasta el Ocano Pacfico con el fin de precisar los clculos hidrulicos.

e) Se debe realizar en poca de avenidas aforos simultneos entre la

Estacin El Tigre y el Puente Tumbes para determinar el aporte de las quebradas.

f) Realizar estudios que calculen el escurrimiento producto del drenaje pluvial

de la Ciudad de Tumbes. g) Realizar estudios sobre colmatacin y erosin a la altura del puente

Tumbes. h) Para realizar una mejor estimacin de los clculos realizados para la

determinacin de los aportes de las quebradas es necesario realizar un anlisis de tormentas.

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20 26/04/04

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000

5

10

15

Flow: Q tigre =395, 600, 1000, 1600, 2000 m3/s y Q queb. 205 m3/s

Main Channel Distance (m)

Elev

atio

n (m

)

Leg

WS Q 2

WS Q 1

WS Q 1

WS Q 8

WS Q 6

Gro

Left L

Right

EL TIGRE-PTE.TUM

Figura N03




21 26/04/04

Flow: Q tigre =395, 600, 1000, 1600, 2000 m3/s y Q queb. 205 m3/sLege

WS Q 60

WS Q 80

WS Q 12

WS Q 18

WS Q 22

Gro

Lev

Bank

Gro

Figura N04




Altura de elevacion de Diques para un borde libre de 0.5 m con respecto a los nivel de agua

Progresiva Nivel actual Nivel actual Q 600 m3/s M.Izquierda M.Derecha Q 805 m3/s M.Izquierda M.Derecha(m) M.Izquierda M.Derecha Nivel agua reforzar (m) reforzar (m) Nivel agua reforzar (m) reforzar (m)

7080 8.28 9.52 7.33 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.88 0.1 B.L > 0.5 m6980 8.29 8.69 7.33 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.88 0.09 B.L > 0.5 m6880 8.00 8.15 7.29 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.84 0.34 0.196780 8.15 8.52 7.26 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.81 0.16 B.L > 0.5 m6680 8.15 8.33 7.22 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.77 0.12 B.L > 0.5 m6580 7.90 8.33 7.18 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.73 0.33 B.L > 0.5 m6480 8.04 7.90 7.12 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.68 0.14 0.286380 7.93 8.00 7.1 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.66 0.23 0.166280 7.64 7.80 7.07 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.63 0.49 0.336180 7.56 8.00 7.05 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.6 0.54 0.16080 7.45 8.05 7 0.05 B.L > 0.5 m 7.53 0.58 B.L > 0.5 m5980 7.93 8.00 6.95 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.49 0.06 B.L > 0.5 m5880 7.70 8.23 6.9 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.45 0.25 B.L > 0.5 m5780 8.30 8.36 6.8 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.35 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m5680 8.30 7.93 6.76 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.32 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m5580 7.80 7.90 6.71 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.27 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m5480 7.70 7.65 6.67 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.23 0.03 0.085380 7.60 7.90 6.58 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.15 0.05 B.L > 0.5 m5280 7.56 7.56 6.55 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 7.12 0.06 0.065180 7.30 6.95 6.5 B.L > 0.5 m 0.05 7.08 0.28 0.635080 7.62 6.81 6.46 B.L > 0.5 m 0.15 7.04 B.L > 0.5 m 0.734980 6.85 6.85 6.41 0.06 0.06 7 0.65 0.654880 6.78 6.30 6.37 0.09 0.57 6.97 0.69 1.174780 6.57 6.32 6.32 0.25 0.5 6.93 0.86 1.114680 6.32 6.14 6.29 0.47 0.65 6.89 1.07 1.254580 6.40 5.60 6.26 0.36 1.16 6.88 0.98 1.784480 6.20 5.58 6.23 0.53 1.15 6.86 1.16 1.784380 6.44 5.63 6.22 0.28 1.09 6.84 0.9 1.714280 6.70 5.80 6.2 0 0.9 6.83 0.63 1.534180 6.52 6.60 6.19 0.17 0.09 6.82 0.8 0.724080 5.60 5.95 6.18 1.08 0.73 6.81 1.71 1.363980 6.60 5.70 6.17 0.07 0.97 6.81 0.71 1.613880 6.30 5.60 6.14 0.34 1.04 6.79 0.99 1.693780 6.70 6.00 6.12 B.L > 0.5 m 0.62 6.77 0.57 1.273680 6.80 5.80 6.1 B.L > 0.5 m 0.8 6.75 0.45 1.453580 6.51 5.90 6.08 0.07 0.68 6.74 0.73 1.343480 6.70 6.00 6.06 B.L > 0.5 m 0.56 6.72 0.52 1.223380 6.51 5.90 6.01 0 0.61 6.68 0.67 1.28

Cuadro N 13-1

22 26/04/04




23 26/04/04

Altura de elevacion de Diques para un borde libre de 0.5 m con respecto a los nivel de aguaSECCION Nivel actual Nivel actual Q 600 m3/s M.Izquierda M.Derecha Q 805 m3/s M.Izquierda M.Derecha

M.Izquierda M.Derecha Nivel agua reforzar (m) reforzar (m) Nivel agua reforzar (m) reforzar (m)3280 6.81 6.30 5.96 B.L > 0.5 m 0.16 6.64 0.33 0.843180 6.52 6.52 5.93 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.61 0.59 0.593080 6.63 6.26 5.88 B.L > 0.5 m 0.12 6.57 0.44 0.812980 6.94 6.20 5.84 B.L > 0.5 m 0.14 6.54 0.1 0.842880 6.75 5.95 5.83 B.L > 0.5 m 0.38 6.52 0.27 1.072780 6.58 5.90 5.81 B.L > 0.5 m 0.41 6.51 0.43 1.112680 6.10 6.32 5.8 0.2 B.L > 0.5 m 6.5 0.9 0.682580 6.40 6.10 5.77 B.L > 0.5 m 0.17 6.48 0.58 0.882480 6.40 5.40 5.75 B.L > 0.5 m 0.85 6.46 0.56 1.562380 6.54 6.00 5.74 B.L > 0.5 m 0.24 6.45 0.41 0.952280 6.05 6.05 5.72 0.17 0.17 6.44 0.89 0.892180 5.86 5.60 5.72 0.36 0.62 6.43 1.07 1.332080 6.36 6.40 5.71 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.43 0.57 0.531980 6.60 6.60 5.7 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.42 0.32 0.321880 6.36 6.80 5.7 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.42 0.56 0.121780 6.60 6.11 5.68 B.L > 0.5 m 0.07 6.4 0.3 0.791730 6.50 5.90 5.66 B.L > 0.5 m 0.26 6.38 0.38 0.981680 6.60 7.80 5.63 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.34 0.24 B.L > 0.5 m1630 6.60 8.00 5.62 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.34 0.24 B.L > 0.5 m1580 6.54 9.26 5.59 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.3 0.26 B.L > 0.5 m1480 6.05 7.65 5.53 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.24 0.69 B.L > 0.5 m1380 6.23 7.70 5.37 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.06 0.33 B.L > 0.5 m1280 5.93 7.72 5.33 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 6.01 0.58 B.L > 0.5 m1180 5.62 7.65 5.29 0.17 B.L > 0.5 m 5.99 0.87 B.L > 0.5 m1080 5.62 7.65 5.28 0.16 B.L > 0.5 m 5.97 0.85 B.L > 0.5 m980 5.62 7.60 5.25 0.13 B.L > 0.5 m 5.95 0.83 B.L > 0.5 m930 9.75 9.90 5.27 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.97 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m

900.1 9.90 10.00 5.26 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.97 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m900 A 10.00 10.00 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m900 B 10.00 10.00 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m999.9 10.00 10.00 5.16 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.82 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m840.8 9.50 9.50 5.15 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.81 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m791.6 8.80 8.80 5.15 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.8 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m742.5 8.60 8.21 5.14 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.79 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m693.3 8.30 7.50 5.13 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m 5.78 B.L > 0.5 m B.L > 0.5 m300.0 5.12 3.00 4.99 0.37 2.49 5.62 1 3.12200.0 5.12 3.00 4.98 0.36 2.48 5.62 1 3.12100.0 3.95 3.21 4.95 1.5 2.24 5.59 2.14 2.880.0 5.00 3.00 4.87 0.37 2.37 5.5 1 3

* A partir de la progresiva 1+780 m comienza la cuidad de Tumbes

Cuadro N 13-2




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Vistas del Puente Tumbes (Dic-98)




Dique de proteccin construido en el dren el Piojo - Progresiva 4+180 (Dic-98)

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Cuadro N01Cuadro N03Cuadro N6

Por lo tanto los caudales de entrada al tramo ent

clase iv m hec rasod modelo hec ras

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