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HIDROLOGÍA, HIDRÁULICA Y DRENAJE



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7.3 HIDROLOGÍA, HIDRÁULICA Y DRENAJE


El objetivo del presente estudio es la identificación de problemas de carácter hidrológico, hidráulico y de drenaje vial, que puedan ser solucionados con una intervención para la Rehabilitación y aquellos que no fueron considerados en el mantenimiento rutinario; también se enfoca al diseño de nuevas estructuras que requieran incorporarse en el tramo como mejoras puntuales, o la reparación de las existentes.
Para el logro de los objetivos indicados para la actualización, se llevaron a cabo las siguientes actividades:

- Inventario de estructuras de drenaje existentes desde el punto de vista hidráulico y de drenaje.

- Evaluación del estado y la operatividad de las obras de drenaje existentes.

- Caracterización morfológica e hidrológica de la zona donde se desarrolla la carretera.

- Análisis de la información hidrológica disponible; en este caso información pluviométrica obtenida de estaciones representativas, administradas por entidades oficiales.
DESCRIPCION GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO
El proyecto se ubica en la costa norte del Perú, en el departamento de La Libertad, donde predominan condiciones atmosféricas muy adversas, siendo el agua uno de los agentes mas destructores durante la presencia del Fenómeno El Niño, teniendo como un antecedente el evento ocurrido en el año 1998, que produjo el deterioro y colapso de la estructura vial en sus diferentes componentes: plataforma, obras de drenaje, canalizaciones, pavimentos y puentes.
Los trabajos para la Rehabilitación de la Vía de Evitamiento de la ciudad de Trujillo, tendrá un impacto positivo sobre el fortalecimiento del aspecto económico en la región, que se traducirá en la reducción de costos de operación de los vehículos, disminución del tiempo de viaje, incremento del confort y seguridad vial, tanto para los usuarios como para los pobladores de las zonas aledañas al proyecto.
HIDROGRAFIA
La zona en estudio se desarrolla en la ciudad de Trujillo, en el departamento de La Libertad, zona de la costa norte del Perú, donde las aguas de los ríos desembocan en el Océano Pacífico.
En el departamento de La libertad se cuentan con seis ríos importantes que se forman en la vertiente occidental de los Andes y riegan los valles costeros como el Jequetepeque, Chicama, Moche, Virú y Chao.
CLIMA
El clima en la zona de estudio es templado correspondiente a la región Chala o Costa, de buen sol la mayor parte del año, no hay heladas ni granizadas.
Las precipitaciones pluviales en el departamento de la Libertad, zona de la costa, son inferiores a 30 mm anual, salvo aquellas precipitaciones que se presentan en los períodos denominados fenómenos del Niño, que son de regular intensidad y ocasionan cuantiosos daños.
GEODINAMICA
En la zona los procesos hídricos son los que están relacionados con las condiciones climáticas en temporadas de presencia del fenómeno del Niño, sin embargo se debe tener en cuenta también la presencia de sismicidad en la región, por la ocurrencia de la fricción entre la placa de Nazca y la placa Sudamericana, causantes de los grandes sismos en la región.
Para la elaboración del Estudio de Hidrología, Hidráulica y Drenaje Vial y con la finalidad de reunir los criterios adecuados, conocer las características hidrológicas, hidráulicas y de drenaje de la zona, se llevo a cabo el estudio en las siguientes etapas:

  • Etapa de recopilación de información

  • Etapa de campo

  • Etapa de gabinete




Información Básica
Información Cartográfica:

La cartografía que se utilizó en este proyecto se refiere a las cartas nacionales obtenidas del Instituto Geográfico Nacional (IGN) a escala 1:100,000, correspondiente a los siguientes:



  • 17 e - Trujillo.

  • 17 f - Salaverry

  • 16 f - Otuzco


Información Pluviométrica:
La información pluviométrica, disponible en el SENAMHI, es relativamente escasa en el área del proyecto, utilizándose la información de precipitación máxima en 24 horas de las estaciones: Cartavio y Cascas, indicados en el cuadro 1.


Cuadro 1

Ubicación de Estaciones





Estación

Latitud

Longitud

Altitud

(msnm)

Período de registros

Tipo de registros

Cartavio

7°53’

79°13’

58

1962 – 1967/

1976 - 1979



Precipitación máxima en 24 horas

Cascas

7°29’

78°49’

1330

1965 - 1982

Precipitación máxima en 24 horas


Estimación de precipitación extrema.-
Los análisis de precipitación extrema, fueron realizados para períodos de recurrencia de 175 años.
Para la estimación de precipitaciones extremas, habiéndose seleccionado la distribución más representativa, los registros fueron analizados mediante el programa HEC SSP, formulado por el Hydrologic Engineering Center, adscrito al Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos de Norteamérica.
Este programa ejecuta, previamente, la evaluación de datos dudosos (outsiders) y genera, además de la curva de probabilidad teórica de ocurrencia de los eventos extremos, una curva de probabilidad esperada. Está última curva, conforme a lo explicado en el Bulletin 17B del antes referido Hydrologic Engineering Center, pretende contrarrestar las distorsiones introducidas por la extensión de los registros y otros factores.
Los valores de precipitación extrema en 24 horas para las estaciones analizadas, se indican en el Cuadro 4.
Cuadro 2

Precipitación Extrema en las estaciones



Estación

Precipitación

Tr = 175 años

(mm)

Precipitación

Tr = 500 años

(mm)

Cartavio

60.0

109.9

Cascas

51.7

58.6

Fuente: Estudio de Mantenimiento Periódico de la Carretera Panamericana Norte Tramo I: Km. 586+600 – km. 736+600 - GMI Ingenieros Consultores

Considerando que los registros disponibles corresponden a lecturas diarias (una lectura por día), se aplicó el factor de ajuste de 1.13, a los valores resultantes. Con este ajuste se contrarresta el hecho de que la precipitación diaria no corresponde totalmente a la tormenta registrada, la cual puede haberse iniciado o terminar en los días anterior o posterior del registro, respectivamente.


Para efectos de estimar la precipitación extrema representativa del tramo, se ha considerado el promedio de las dos estaciones, como se indica en el cuadro 5
Cuadro 3

Precipitación Extrema de Diseño


Precipitación

Tr = 175 años

(mm)

Precipitación

Tr = 500 años

(mm)

55.9

84.2


Análisis de caudales extremos.-
Caudales líquidos.- El caudal extremo en la cuenca del Río Moche, único río que cruza la vía de evitamiento, fue estimado dependiendo de la información disponible, mediante el modelo de hidrograma de Snyder, para las cuencas carentes de información hidrométrica.
La extensión de la cuenca colectora, lo mismo que la longitud máxima de la cuenca y la distancia al centroide de la misma, se evaluó en base a la previa identificación de los límites de la cuenca en los planos topográficos, a escala 1:100 000, que cubren el área del Proyecto.

En el Cuadro 6 se indica los valores de caudales extremos evaluados para la cuenca del río Moche, correspondientes a las recurrencias medias de 175 años y 500 años, de acuerdo a los respectivos períodos de operación previstos para las estructuras de cruce (análisis hidráulico y evaluación de socavación, respectivamente).



Cuadro 4 Caudales Extremos en Cuenca

Cuenca

Estación pluviométrica

Área de cuenca

(km2)

Caudales extremos

(m3/s)

 

 

 

Tr = 175

Tr = 500

Puente Moche

Cartavio/Cascas

1406

629.4

948.1

Ver Plano de Cuenca y cálculo en los Anexos


Drenaje
El tramo de Vía de Evitamiento de la ciudad de Trujillo, se ubica en el norte del Perú, donde la precipitación pluvial es mínima, sin embargo en temporadas de presencia del Fenómeno El Niño, se producen lluvias muy fuertes, como el ocurrido el año 1983 de características catastróficas, lo que motivó el replanteado del sistema de drenaje en la zona norte de país.

La vía existente, en parte atraviesa tramos de zonas de cultivo y áreas urbanas, siendo las obras de drenaje existentes, constituidas principalmente por alcantarillas de marco de concreto armado y tuberías metálicas corrugadas. Estas alcantarillas, que operan como ductos de cruce de canales de riego, se encuentran en buen estado pero, la mayor parte de ellas necesita trabajos para la Rehabilitación.


En el tramo en evaluación solo se ha identificado una estructura mayor constituida por el Puente Moche, el cual requiere tarrajeo de un pilar corroído y defensa ribereña, en la margen derecha, aguas arriba.
Las alcantarillas, que operan como ductos de cruce de canales de riego, se encuentran en buen estado pero, la mayor parte de ellas necesita trabajos para la Rehabilitación. Se ha inventariado un total de 53 alcantarillas existentes.
En el estudio de Hidrología, Hidráulica y Drenaje se presenta la relación de las Obras de Arte y Drenaje que fueron identificadas así como el inventario de Puentes ecistentes.
PLANTEAMIENTO DE SOLUCIONES

Alcantarillas

La mayor parte de las alcantarillas sólo requiere de trabajos de corte, limpieza y descolmatación En el cuadro siguiente, se resumen los trabajos requeridos para cada alcantarilla.



Cuadro N° 5

Requerimientos de trabajos en Alcantarillas




Progresiva

Características

Geometría

Observaciones

Material

TMC

Nº de
Ojos


Longitud
(m)


Ancho
(m)


Alto/Día
(m)


1

557+085

Marco Concreto

-

1.00

27.00

1.40

0.80

Alcantarilla anulada

2

557+300

Marco Concreto

-

1.00

22.00

2.00

0.70

Requiere limpieza y Roce

3

557+550

Marco Concreto

-

1.00

24.20

1.50

0.60

Requiere limpieza y roce de vegetación

4

557+800

Marco Concreto

-

1.00

25.50

2.00

0.50

Requiere limpieza de sedimentos y roce

5

557+815

Marco Concreto

-

1.00

22.80

2.00

0.50

Alcantarilla anulada

6

557+940

Marco Concreto

-

1.00

22.00

1.80

0.80

Requiere tarrajeo. Limpieza de sedimentos

7

558+200

Marco Concreto

-

1.00

19.40

2.00

0.80

Requiere limpieza de sedimentos

8

558+220

Marco Concreto

-

1.00

25.00

1.10

0.40

Requiere limpieza, roce y descolmatación de sedimentos

9

559+000

Marco Concreto

-

1.00

45.00

1.10

0.40

Alcantarilla anulada

10

559+110

Marco Concreto

-

1.00

22.30

1.10

0.40

Requiere descolmatación de sedimentos y limp. de basura

11

560+020

Marco Concreto

-

1.00

23.00

2.00

0.80

Requiere limpieza de sedimentos







Material

TMC

Nº de
Ojos


Longitud
(m)


Ancho
(m)


Alto/Día
(m)





12

560+610

Marco Concreto

-

1.00

35.00

1.00

0.60

Requiere limpieza

13

560+730

Marco Concreto

-

1.00

31.70

1.10

0.80

Requiere limpieza

14

561+100

Marco Concreto

-

1.00

28.80

2.00

1.00

Requiere limpieza de cauce y construcción de cabezal de entrada

15

563+500

Marco Concreto

-

1.00

12.00

1.50

0.60

Alcantarilla anulada

16

564+504

Marco Concreto

-

1.00

11.10

1.50

0.60

Requiere limpieza

17

564+620

Marco Concreto

-

1.00

12.10

1.80

0.50

Requiere roce, descolmatación de sedimentos

18

565+443

Marco Concreto

-

1.00

11.80

1.60

0.70

Requiere roce, descolmatación de sedimentos y limpieza

19

565+542

Marco Concreto

-

1.00

11.20

1.90

0.70

Requiere Limpieza sedimentos y roce

20

566+066

Marco Concreto

-

1.00

11.30

1.80

0.60

Requiere limpieza de sedimentos entrada y salida

21

566+232

Marco Concreto

-

1.00

12.40

1.80

0.80

Requiere limpieza y descolmatación de sedimentos y basura

22

566+504

Marco Concreto

-

1.00

12.35

0.80

0.80

Requiere limpieza y roce

23

566+719

Marco Concreto

-

1.00

11.20

0.90

0.80

Requiere Limpieza de basura

24

566+726

Marco Concreto

-

1.00

11.20

3.00

1.80

Requiere encausamiento a la entrada, limpieza de malezas y roce en el cauce

25

566+840

Marco Concreto

-

1.00

24.00

1.30

1.00

Alcantarilla anulada

26

566+990

Marco Concreto

-

1.00

12.00

1.70

0.60

Requiere Limpieza de maleza y sedimento en la entrada y salida

27

569+260

Marco Concreto

-

1.00

12.00

2.50

1.50

Alcantarilla anulada

28

569+900

Marco Concreto

-

1.00

29.00

1.30

0.90

Requiere Limpieza de maleza y sedimentos, encausamiento

29

569+915

Marco Concreto

-

1.00

21.40

1.50

0.70

Requiere descolmatación, limpieza y encauzamiento

30

570+464

Tubo Concreto

-

1.00

27.00

-

1.20

Requiere Limpieza de maleza y sedimentos

31

571+400

Tubo Concreto

-

1.00

21.30

-

1.20

Requiere limpieza y roce en cauce

32

571+530

Tubo Concreto

-

1.00

39.00

-

0.80

Requiere Limpieza de cauce y roce

33

571+700

Marco Concreto

-

1.00

39.00

1.00

0.90

Requiere Limpieza de sedimento cauce y roce

34

572+150

Tubo Concreto

-

1.00

26.00

-

1.20

Requiere Limpieza de sedimentos y roce, encausamiento

35

572+900

Tubo Concreto

-

1.00

23.80

-

1.20

Requiere limpieza de maleza, encausamiento











Material

TMC

Nº de
Ojos


Longitud
(m)


Ancho
(m)


Alto/Dia
(m)





36

573+180

Marco Concreto

-

1.00

35.00

1.00

1.10

Requiere Limpieza de maleza en salida y limpieza de basura en la entrada y salida

37

573+920

Tubo Concreto

-

1.00

23.00

-

1.20

Requiere limpieza de maleza en cauce

38

577+920

Marco Concreto

-

1.00

31.00

1.50

0.60

Requiere Limpieza de maleza, roce y descolmatación de sedimentos

39

578+459

-

TMC

4.00

17.00

-

0.60

Requiere Limpieza de sedimentos

40

578+469

-

TMC

1.00

17.00

-

0.90

Requiere Limpieza y construcción de cabezal en la entrada y salida

41

578+749

-

TMC

4.00

15.00

-

0.90

Requiere limpieza y encauzamiento en la salida

42

578+830

-

TMC

1.00

33.50

-

1.20

Requiere roce y limpieza

43

578+900

Marco Concreto

-

1.00

33.50

1.00

1.00

Requiere limpieza entrada y salida

44

579+074

Marco Concreto

-

1.00

16.50

1.00

1.00

Requiere Limpieza de maleza y sedimentos, entrada y salida

45

579+220

Marco Concreto

-

1.00

32.70

1.30

0.75

Requiere Limpieza de maleza y sedimentos, entrada y salida

46

580+700

-

TMC

4.00

15.15

-

0.90

Requiere limpieza

47

581+160

-

TMC

4.00

14.70

-

0.90

Requiere limpieza de basura en la salida

48

582+098

Marco Concreto

-

2.00

35.80

2.00

2.00

Requiere limpieza de cauce en la entrada de material de afirmado

49

582+115

Marco Concreto

-

1.00

37.60

1.00

1.00

Requiere limpieza de cauce en la entrada de material de afirmado

50

583+850

Marco Concreto

-

1.00

30.70

1.00

1.00

Requiere limpieza de basura y encauzamiento en la entrada de alcantarilla

51

584+455

Marco Concreto

-

1.00

34.30

1.00

1.00

Requiere eliminar desmonte de entrada y salida

52

585+152

Marco Concreto

-

1.00

32.40

1.00

1.00

Requiere eliminar desmonte de entrada y basura de salida

53

585+720

Marco Concreto

-

2.00

37.10

2.50

2.50

Requiere eliminar desmonte de entrada y salida

Puente

En el tramo de Vía de Evitamiento de la ciudad de Trujillo, solo se ha identificado una estructura mayor constituida por el Puente Moche.


Cuadro N° 10

Requerimientos de trabajos en el Puente Moche




NOMBRE DEL PUENTE

PROGRESIVA

CARACTERISTICAS

GEOMETRIA

OBSERVACIONES

INICIO

FIN

Material

Ojos/
Vanos


Condición
Funcional


Longitud
(m)


Alto
(m)


Ancho
(m)


1

MOCHE

561+220

561+320

Concreto

5

Regular

91.00

5.80

17.20

Requiere limpieza de tuberías de drenaje en losa, tarrajear el Pilar de carril derecho que presenta desprendimiento de concreto y requiere, defensa ribereña en la margen derecha, aguas arriba.

Ver detalle en plano 181154-55-001-1



CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

  • La vía existente, en parte atraviesa tramos de zonas de cultivo y áreas urbanas, siendo las obras de drenaje existentes, constituidas principalmente por alcantarillas de marco de concreto armado y tuberías metálicas corrugadas. Estas alcantarillas, que operan como ductos de cruce de canales de riego, se encuentran en buen estado pero, la mayor parte de ellas necesita trabajos para la Rehabilitación.

  • Todas las alcantarillas requieren de roce y limpieza, salvo algunos casos que requieren la descolmatación de la alcantarilla y de los canales de riego, aguas arriba y aguas debajo de la estructura.

  • Se ha evaluado el puente existente en campo, denominado Puente Moche, el cual requiere limpieza de tuberías de drenaje en losa, el tarrajeado del Pilar de carril derecho que presenta desprendimiento de concreto, y también requiere defensa ribereñan en la margen derecha, aguas arriba

  • Las alcantarillas de TMC, son las más afectadas por la brisa marina y muchas de ellas están oxidadas, al no tener un recubrimiento protector.

Recomendaciones

  • Se programe y se lleva a cabo las obras para la Rehabilitación en las alcantarillas planteadas en el presente informe en coordinación con las autoridades competentes, así como para llevar a cabo un mejor control de los sistemas de distribución de riego que afectan la seguridad de la vía.

  • Llevar a cabo comprobaciones periódicas del funcionamiento de las obras de protección a construir, después de cada período de lluvias presentadas en la región.






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