Propuesta de diques de retención por el criterio de fuerza de impacto generado por el flujo hiperconcentrado en la quebrada la Ronda - Chosica

Abstract

En los años 2017 el fenómeno del Niño y en 2023 el fenómeno de Yacu, causo intensas precipitaciones; lo cual causó eventos de máximas avenidas de flujo hiperconcentrado por las quebradas del distrito de Lurigancho – Chosica. Por ello, en la siguiente investigación se realizó una propuesta de diques de retención, la cual evitara pérdidas de vidas humanas y económicas. Se determino los parámetros morfométricos de la cuenca con la ayuda de imágenes satelitales de una resolución de 12.5 y con ayuda del software ArcMap. Para el modelo hidrológico se utilizó el modelo HEC-HMS versión 4.11 con el cual se obtuvo los caudales líquidos máximos para los periodos de retorno de 2, 10, 20, 50, 100 y 200 años. Para el modelo hidráulico se utilizó el modelo numérico Flo-2D Pro, se obtuvo datos de entrada, el DEM de 1m de resolución generado por un vuelo Drone, los hidrogramas líquidos, la concentración volumétrica, las rugosidades del cauce y llanura de la Quebrada y los coeficientes α1 y β1 de la viscosidad dinámica (η) y esfuerzo de cedencia (τy). La calibración se realizó tomando en cuenta el evento sucedido en el 2023, lo cual se ajustaron de las huellas tomadas en campo; el CV se ajustó a 0.45 que es valor máximo. Como datos de salida se obtuvo, las velocidades, tirantes, caudales y fuerza de impacto máximos. Finalmente se realizó las propuestas de diques de retención, para un ancho del cauce de 30 metros, con un tirante de flujo como dato se aumento su borde libre a un 20% más de altura, se predimensionaron las partes del dique: ancho de la corona, base y altura de la zapata, altura del vertedero. Con el dato de la fuerza de impacto del flujo de escombros se tuvieron que replantear las dimensiones del dique para tener un factor de seguridad de volcamiento y deslizamiento mayores a 1.5.

In 2017, the climatic phenomenon called: “El niño“, and in 2023, the “Yacu“ phenomenon, resulted in a strongly rainfall, leading to extreme hyperconcentrated flow events in the streams and rivers of the Lurigancho - Chosica region. As a response, one proposal was emerged to construct retention dams with the aim of preventing loss of human lives and economic damage. Morphometric parameters of the watershed were determined using satellite imagery with a 12.5-meter resolution and the ArcMap software. The hydrological model employed HEC-HMS version 4.11 to calculate maximum liquid discharge for return periods of 2, 10, 20, 50, 100, and 200 years. For the hydraulic model, the numerical model Flo-2D Pro was used. Input data included a 1-meter resolution Digital Elevation Model (DEM) generated from a drone flight, liquid hydrographs, volumetric concentration, channel and floodplain roughness, as well as coefficients α1 and β1 for dynamic viscosity (η) and yield stress (τy). Calibration was based on the 2023 event, adjusting measurements taken in the field. The coefficient of velocity (CV) was adjusted to a maximum value of 0.45. Output data included information about flow velocities, water levels, discharge rates, and maximum impact forces. Recently, proposals for retention dams have been developed with a 30-meter channel width, and the freeboard was increased by 20% to account for flow depth. Pre-dimensions for dam components, such as crown width, base, footing height, and spillway height, were calculated. Adjustments were made to ensure a factor of safety for overturning and sliding, with values greater than 1.5, based on the impact force from the debris flow.