Estudio del desplazamiento lateral río chira tramo curvo sector la huaca, debido a ubicación de espigones mediante modelamiento numérico

Abstract

En el presente trabajo de investigación analiza el efecto de la ubicación de espigones mediante modelamiento numérico y determinar el comportamiento hidráulico de los espigones que años a tras se han construido en este tramo de estudio con la finalidad de evitar inundaciones en los terrenos de cultivo y desviar el agua. Dentro de la teoría del diseño de espigones existen varias fórmulas matemáticas para diseño de los espigones en diversos ríos, las cuales a veces dan unos resultados satisfactorios y otras veces no llegan a cumplir su objetivo porque las condiciones hidráulicas y morfológicas de los ríos son diferente. Por los estudio realizados se determina que los cauces se ven más afectados por la fuerza erosiva que arranca y acarrea materiales por los caudales torrentosos en épocas de lluvias son los tramos curvos, formándose un flujo helicoidal que produce altas velocidades en las curvas externas y bajas velocidades en las curvas internas, produciendo un efecto de socavación en la externa y sedimentación en la parte interna de la curva. Actualmente en el tramo en estudio existe un dique que está conformado por una sección trapezoidal de tierra compactada, con algunas sobre elevaciones en su altura natural, tiene 04 espigones de roca acomodada y parte del talud se encuentra enrocado, protegiendo de esta manera las tierras de cultivo, observándose que el primer espigón ha colapsado, el cauce se encuentra colmatado de arena y vegetación, cuyo brazo derecho está orientado hacia el dique fallado, produciendo que parte de las aguas en épocas de grandes avenidas se oriente hacia la margen derecha, chocando con la ribera de este lado del río. Para este estudio se ha realizado un levantamiento topográfico en el tramo curvo donde se ubican los espigones de una longitud aproximada de 1.5 Km, se ha realizado el estudio hidrológico aplicando diferentes métodos estadísticos para determinar el caudal máximo para un periodo de diseño de 50 años de 986 m3/s. Con las características hidráulicas del cauce del rio, se ha diseñado los espigones considerando la profundidad de socavación. Para el análisis del desplazamiento lateral de las aguas del rio Chira en el sector la Huaca sea realizado un modelamiento y simulación hidráulica aplicando el modelo matemático IBER v2.4.1, el cual es un programa de modelamiento hidráulico bidimensional que usa las ecuaciones de Saint Venant para el cálculo de velocidades y tirantes en la dirección x e y. Este software nos ayudó a analizar el comportamiento hidráulico del sistema para evaluar las variables ya mencionadas. Con esta simulación se ha determinado que debido a la inclinación de los espigones el efecto es contrario produciendo erosión en la parte interna y produciendo inundación en el otro margen que es el caso en el sector la Huaca del rio Chira, produciendo desbordamiento del rio e inundación viéndose afectados los agricultores y poblaciones del sector en estudio. Este proceso de socavación si no se controla por mucho tiempo puede ocasionar una socavación lateral no recuperable del terreno.

In the present research paper analyzes the effect of the placement of jetties by numerical modelling and determine the hydraulic behavior of the jetties that years after have been built in this section of study with the to prevent flooding on farmland and divert water. Within the theory of the design of jetties there are several mathematical formulas for the design of the jetties in different rivers, which sometimes give satisfactory results and at other times do not reach their goal because the hydraulic and morphological conditions of the rivers are different. From the studies carried out it is determined that the channels are more affected by the erosive force that starts and carries materials by the torrential flows in rainy times are the curved sections, forming a helical flow that produces high speeds in the external curves and low speeds in the internal curves, producing an effect of undermining in the external and sedimentation in the inner part of the curve. Currently in the section under study there is a dam that is formed by a trapezoidal section of compacted earth, with some on elevations in its natural height, has 04 espigones of comfortable rock and part of the slope is curled, thus protecting the farmland, the first breakwater having collapsed, the channel is filled with sand and vegetation, whose right arm is oriented towards the failed dam, producing that part of the waters in times of great avenues is oriented towards the right bank, colliding with the bank of this side of the river. For this study, a topographic survey was carried out on the curved section where the breakwaters of an approximate length of 1.5 Km are located, the hydrological study has been carried out using different statistical methods to determine the maximum flow for a design period of 50 years of 986 m3/s. With the hydraulic characteristics of the riverbed, the jetties have been designed considering the depth of undermining. For the analysis of the lateral displacement of the waters of the river Chira in the sector the Huaca will be carried out a modeling and hydraulic simulation applying the mathematical model IBER v2.4.1, which is a bidimensional hydraulic modeling program that uses Saint Venant’s equations for calculating gears and straps in the x and y direction. This software helped us to analyze the hydraulic behavior of the system for evaluate the variables already mentioned. With this simulation it has been determined that due to the inclination of the jetties the effect is opposite producing erosion in the internal part and producing flooding in the other margin that is the case in the Huaca sector of the Chira river, producing river and flood overflows, the farmers and populations of the sector under study being affected. This undermining process, if not controlled for a long time, may result in unrecoverable lateral undermining of the terrain.