Tesis
Aplicación de un modelo numérico de flujos de escombros y lodo en una quebrada en el Perú
Autor
Castillo Navarro, Leonardo Franco
Castillo Navarro, Leonardo Franco
Institución
Resumen
El propósito del presente trabajo de tesis es brindar criterios de modelación de los flujos de lodo y escombros utilizando un software comercial de análisis de flujos hiperconcentrados. El modelo numérico empleado es el FL0-2D versión 2003.
El modelo bidimensional de diferencias finitas FL0-2D (O'Brien) simula flujo de
fluidos no-newtonianos, como aludes torrenciales, en conos de deyección. El
modelo permite simular flujo en topografías complejas, tales como áreas
urbanizadas y planicies de inundación, así como el intercambio de fluido entre
los canales y la planicie de inundación. Puede modelarse flujo de agua y flujos
hiperconcentrados (avenida de lodo, flujo de lodo y flujo es escombros).
Como datos de entrada se requiere la topografía digital del terreno, la geometría
del canal, valores estimados de la rugosidad del canal y de la planicie de
inundación, hidrogramas de entrada (líquidos y sólidos), precipitación y
propiedades reológicas de la mezcla agua-sedimento.
La topografía para la modelación consiste de una topografía al detalle del cono
de deyección y parte de la garganta. El hidrograma líquido calculado por
procedimientos normales, es utilizado en la modelación de flujos
hiperconcentrados. Finalmente los parámetros reológicos (viscosidad y esfuerzo
de cadencia) son estimados de manera indirecta, comparando muestras de la
quebrada a simular con muestras tipo de la literatura.
La calibración del modelo numérico consiste en tratar de coincidir los tirantes del
modelo con las marcas de flujo encontradas en campo e igualar el volumen de
escombros y sedimento reportado por el modelo con el volumen estimado en
campo.
La quebrada simulada en la presente tesis fue la quebrada Paihua, frente a la
ciudad de Matucana, en la provincia de Huarochirí. La quebrada Paihua es una
quebrada de fuerte pendiente, con mucha acumulación de material en su cauce y con gran incremento de caudal debido a la escorrentía que permite que se
originen deslizamientos y derrumbes. En general los taludes del cauce son
bastantes inestable. La problemática es que al producirse un huayco, el material
que se arrastra cae directamente sobre el río produciendo su represamiento y
consecuente desborde sobre el área urbana de Matucana que se encuentra en
un nivel más bajo que el río.
Esta quebrada es un gran peligro para la ciudad y ha sido clasificada por el
INDECI como una quebrada de "Alto Peligro" en la cuenca del río Rímac. La
historia nos recuerda los sucesos de 1959 y 1983 como el huayco que arrasó
con gran parte de la ciudad de Matucana.
Con la simulación de la quebrada, el programa FL0-2D nos reporta tirantes y
velocidades del flujo de lodo tanto en el cono de deyección como en la
confluencia con el río Rímac. A partir de las salidas del programa se puede
elaborar un mapa de amenaza que ayude a mitigar los efectos del huayco en la
ciudad de Matucana.
Con el presente trabajo se pretende hacer un aporte en el estudio de los flujos
de lodo y escombros en nuestro país, iniciando una línea de investigación muy
importante en lo que se refiere a mitigación de desastres. A la vez, promocionar
el uso de esta herramienta para definir mapas de riesgo de flujos
hiperconcentrados; que facilitará la tarea de crear un ambiente de conciencia
frente a los fenómenos naturales e informar de manera fácil y técnica a la
población relacionada directamente con estos temas. Tesis